C++ 非递归实现二叉树的前中后序遍历

二叉树的前序遍历

在不使用递归的方式遍历二叉树时，我们可以使用一个栈模拟递归的机制。二叉树的前序遍历顺序是：根 → 左子树 → 右子树，我们可以先将二叉树的左路结点入栈，在入栈的同时便对其进行访问，此时就相当于完成了根和左子树的访问，当左路结点入栈完毕后再从栈顶依次取出结点，并用同样的方式访问其右子树即可。

具体步骤如下：

1. 将左路结点入栈，入栈的同时访问左路结点。
2. 取出栈顶结点top。
3. 准备访问top结点的右子树。

struct treenode {
    int val;
    treenode *left;
    treenode *right;
    treenode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
    treenode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
    treenode(int x, treenode *left, treenode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
};
class solution {
public:
	//前序遍历
	vector<int> preordertraversal(treenode* root) {
		stack<treenode*> st; //辅助栈
		vector<int> ret; //用于存放前序遍历的结果
		treenode* cur = root;
		while (cur || !st.empty())
		{
			//1、将左路结点入栈，入栈的同时访问左路结点
			while (cur)
			{
				st.push(cur);
				ret.push_back(cur->val);
				cur = cur->left;
			}
			//2、取出栈顶结点
			treenode* top = st.top();
			st.pop();
			//3、准备访问其右子树
			cur = top->right;
		}
		return ret; //返回前序遍历结果
	}
};

二叉树的中序遍历

二叉树的中序遍历顺序是：左子树 → 根 → 右子树，我们可以先将二叉树的左路结点入栈，当左路结点入栈完毕后，再从栈顶依次取出结点，在取出结点的同时便对其进行访问，此时就相当于先访问了左子树再访问了根，之后再用同样的方式访问取出结点的右子树即可。

具体步骤如下：

1. 将左路结点入栈。
2. 取出栈顶结点top并访问。
3. 准备访问top结点的右子树。

struct treenode {
    int val;
    treenode *left;
    treenode *right;
    treenode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
    treenode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
    treenode(int x, treenode *left, treenode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
};
class solution {
public:
	//中序遍历
	vector<int> inordertraversal(treenode* root) {
		stack<treenode*> st; //辅助栈
		vector<int> ret; //用于存放中序遍历的结果
		treenode* cur = root;
		while (cur || !st.empty())
		{
			//1、将左路结点入栈
			while (cur)
			{
				st.push(cur);
				cur = cur->left;
			}
			//2、取出栈顶结点并访问
			treenode* top = st.top();
			st.pop();
			ret.push_back(top->val);
			//3、准备访问其右子树
			cur = top->right;
		}
		return ret; //返回中序遍历结果
	}
};

二叉树的后序遍历

二叉树的后序遍历顺序是：左子树 → 右子树 → 根，我们可以先将二叉树的左路结点入栈，当左路结点入栈完毕后，再观察栈顶结点，若栈顶结点的右子树为空，或栈顶结点的右子树已经被访问过了，则栈顶结点可以出栈并访问，若栈顶结点的右子树还未被访问，则用同样的方式访问栈顶结点的右子树，直到其右子树被访问后再访问该结点，这时的访问顺序遵循了二叉树的后序遍历所要求的顺序。

具体步骤如下：

1. 将左路结点入栈。
2. 观察栈顶结点top。
3. 若top结点的右子树为空，或top结点的右子树已经访问过了，则访问top结点。访问top结点后将其从栈中弹出，并更新上一次访问的结点为top。
4. 若top结点的右子树还未被访问，则准备访问其右子树。

struct treenode {
    int val;
    treenode *left;
    treenode *right;
    treenode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
    treenode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
    treenode(int x, treenode *left, treenode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
};
class solution {
public:
	//后序遍历
	vector<int> postordertraversal(treenode* root) {
		stack<treenode*> st; //辅助栈
		vector<int> ret; //用于存放后序遍历的结果
		treenode* cur = root;
		treenode* prev = nullptr; //记录上一次访问的结点
		while (cur || !st.empty())
		{
			//1、将左路结点入栈
			while (cur)
			{
				st.push(cur);
				cur = cur->left;
			}
			//2、取出栈顶结点
			treenode* top = st.top();
			//3、若取出结点的右子树为空，或右子树已经访问过了，则访问该结点
			if (top->right == nullptr || top->right == prev)
			{
				//访问top结点后将其从栈中弹出
				st.pop();
				ret.push_back(top->val);
				//更新上一次访问的结点为top
				prev = top;
			}
			else //4、若取出结点的右子树还未被访问，则准备访问其右子树
			{
				cur = top->right;
			}
		}
		return ret; //返回后序遍历结果
	}
};

注意： 看动图演示时请结合所给代码，动图是严格按照代码的逻辑制作的。

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