tree traversal (树的遍历) - 前序遍历 (preorder traversal) - 对称二叉树

symmetric [sɪ'metrɪk]：adj. 对称的，匀称的

1. 二叉搜索树 (binary search tree) - 对称二叉树

1. 如果所给的根节点为空，那么它是对称二叉树。
2. 如果所给的根节点不为空，当它的左子树与右子树对称时，那么它是对称二叉树。
3. 如果左子树的左孩子与右子树的右孩子对称，左子树的右孩子与右子树的左孩子对称，那么左子树和右子树对称。
4. 分析可以递归的点 (递归点)：判断左子树与右子树对称的条件时，其跟两树的孩子的对称情况有关系。函数 function_B (左树, 右树) 功能是返回是否对称。
   函数 function_B (左树, 右树)：左树节点值等于右树节点值且 函数function_B (左树的左子树, 右树的右子树)，函数 function_B (左树的右子树, 右树的左子树) 均为真才返回真。

1.1 递归

如果一个树的左子树与右子树镜像对称，那么这个树是对称的。

如果同时满足下面的条件，两个树互为镜像：

1. 它们的两个根结点具有相同的值。
2. 左树的左节点 == 右树的右节点
3. 左树的右节点 == 右树的左节点

就像人站在镜子前审视自己那样，镜中的反射与现实中的人具有相同的头部，但反射的右臂对应于人的左臂，反之亦然。

• 时间复杂度：O(n)。遍历整个输入树一次，总的运行时间为 O(n)，其中 n 是树中结点的总数。
• 空间复杂度：递归调用的次数受树的高度限制。在最糟糕情况下，树是线性的，其高度为 O(n)。在最糟糕的情况下，由栈上的递归调用造成的空间复杂度为 O(n)。

1.2 迭代

除了递归的方法外，也可以利用两个栈 (stack) 进行迭代。两个栈 (stack) 初始化为 root->left 和 root->right。每次提取两个结点并比较它们的值。然后，将两个结点的左右子结点按相反的顺序插入栈 (stack) 中。当队列为空或者检测到树不对称 (即从队列中取出两个不相等的连续结点) 时，该算法结束。

要判断二叉树是不是对称，只需要访问镜像元素值是否相等，即对左右子树做相反顺序的遍历即可。

根节点的左子树进行前序遍历 [DLR，首先访问根结点，然后前序遍历其左子树，最后前序遍历其右子树]，同时对根节点的右子树进行 [DRL，首先访问根结点，然后前序遍历其右子树，最后前序遍历其左子树] 遍历。

首先查看左右子树的当前节点，然后对于左子树采用 DLR 方式遍历的同时，对于右子树采用 DRL 方式遍历，这样同时访问的两个结点是镜像位置的两个结点，若结点值不同，则不对称。

2. 对称二叉树

给定一个二叉树，检查它是否是镜像对称的。

例如二叉树 [1, 2, 2, 3, 4, 4, 3] 是对称的。

    1
   / \
  2   2
 / \ / \
3  4 4  3

但是下面这个 [1, 2, 2, null, 3, null, 3] 则不是镜像对称的：

    1
   / \
  2   2
   \   \
   3    3

递归和迭代两种方法解决问题。

//============================================================================
// Name        : preorder traversal
// Author      : Yongqiang Cheng
// Version     : Feb 22, 2020
// Copyright   : Copyright (c) 2020 Yongqiang Cheng
// Description : Hello World in C++, Ansi-style
//============================================================================

/*
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     struct TreeNode *left;
 *     struct TreeNode *right;
 * };
 */

bool isSymmetric(struct TreeNode* root)
{
	int front_l = 0, front_r = 0;
	struct TreeNode* STACK_L[512] = { NULL };
	struct TreeNode* STACK_R[512] = { NULL };
	struct TreeNode* pnode = NULL;
	struct TreeNode* qnode = NULL;

	if (NULL == root)
	{
		return true;
	}

	front_l = -1;
	front_r = -1;

	STACK_L[++front_l] = root->left;
	STACK_R[++front_r] = root->right;

	while (front_l >= 0)
	{
		pnode = STACK_L[front_l];
		qnode = STACK_R[front_r];
		front_l--;
		front_r--;

		if ((NULL == pnode) && (NULL == qnode))
		{
			continue;
		}

		if ((NULL == pnode) || (NULL == qnode))
		{
			return false;
		}

		if (pnode->val != qnode->val)
		{
			return false;
		}

		++front_l;
		STACK_L[front_l] = pnode->right;
		++front_l;
		STACK_L[front_l] = pnode->left;

		++front_r;
		STACK_R[front_r] = qnode->left;
		++front_r;
		STACK_R[front_r] = qnode->right;
	}

	return true;
}

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// Name        : preorder traversal
// Author      : Yongqiang Cheng
// Version     : Feb 22, 2020
// Copyright   : Copyright (c) 2020 Yongqiang Cheng
// Description : Hello World in C++, Ansi-style
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/*
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     struct TreeNode *left;
 *     struct TreeNode *right;
 * };
 */

bool isSymmetric(struct TreeNode* root)
{
	int front_l = 0, front_r = 0;
	struct TreeNode* STACK_L[512] = { NULL };
	struct TreeNode* STACK_R[512] = { NULL };
	struct TreeNode* pnode = NULL;
	struct TreeNode* qnode = NULL;

	if (NULL == root)
	{
		return true;
	}

	front_l = -1;
	front_r = -1;

	STACK_L[++front_l] = root->left;
	STACK_R[++front_r] = root->right;

	while (front_l >= 0)
	{
		pnode = STACK_L[front_l];
		qnode = STACK_R[front_r];
		front_l--;
		front_r--;

		if ((NULL == pnode) && (NULL == qnode))
		{
			continue;
		}

		if ((NULL == pnode) || (NULL == qnode))
		{
			return false;
		}

		if (pnode->val != qnode->val)
		{
			return false;
		}

		STACK_L[++front_l] = pnode->right;
		STACK_L[++front_l] = pnode->left;

		STACK_R[++front_r] = qnode->left;
		STACK_R[++front_r] = qnode->right;
	}

	return true;
}

References

https://leetcode-cn.com/