LeetCode-297. 二叉树的序列化与反序列化

题目来源

297. 二叉树的序列化与反序列化

题目详情

序列化是将一个数据结构或者对象转换为连续的比特位的操作，进而可以将转换后的数据存储在一个文件或者内存中，同时也可以通过网络传输到另一个计算机环境，采取相反方式重构得到原数据。

请设计一个算法来实现二叉树的序列化与反序列化。这里不限定你的序列 / 反序列化算法执行逻辑，你只需要保证一个二叉树可以被序列化为一个字符串并且将这个字符串反序列化为原始的树结构。

提示: 输入输出格式与 LeetCode 目前使用的方式一致，详情请参阅 LeetCode 序列化二叉树的格式。你并非必须采取这种方式，你也可以采用其他的方法解决这个问题。

示例 1：

输入： root = [1,2,3,null,null,4,5]
输出： [1,2,3,null,null,4,5]

示例 2：

输入： root = []
输出： []

示例 3：

输入： root = [1]
输出： [1]

示例 4：

输入： root = [1,2]
输出： [1,2]

提示：

• 树中结点数在范围 [0, 104] 内
• -1000 <= Node.val <= 1000

题解分析

解法一：宽度优先搜索

1. 本题最容易想到的就是使用宽度优先搜索，类似于LeetCode中对于二叉树的描述一般，使用宽度优先搜索可以序列化二叉树。
2. 这道题目比较难的地方是对二叉树进行反序列化，其实所谓的反序列化也需要使用宽度优先的策略，只不过并不是根据队列非空来作为遍历结束条件，而是需要遍历数组，并借助队列来存储父指针。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
public class Codec {

    // Encodes a tree to a single string.
    public String serialize(TreeNode root) {
        Queue<TreeNode> que = new LinkedList<>();
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        if(root == null){
            sb.append("null");
            return sb.toString();
        }
        que.offer(root);
        while(!que.isEmpty()){
            TreeNode now = que.poll();
            if(now != null){
                sb.append(now.val);
                que.offer(now.left);
                que.offer(now.right);
            }else{
                sb.append("null");
            }
            sb.append(",");
        }
        String res = sb.toString();
        return res.substring(0, res.length() - 1);
    }

    // Decodes your encoded data to tree.
    public TreeNode deserialize(String data) {
        String[] arr = data.split(",");
        int n = arr.length;

        if("null".equals(arr[0])){
            return null;
        }
        Queue<TreeNode> que = new LinkedList<>();
        TreeNode root = new TreeNode(Integer.parseInt(arr[0]));
        que.offer(root);
        int index = 1;
        while(index < n){
            TreeNode now = que.poll();

            String leftval = arr[index];
            String rightval = arr[index + 1];

            if(!"null".equals(leftval)){
                TreeNode left = new TreeNode(Integer.parseInt(leftval));
                now.left = left;
                que.offer(left);
            }

            if(!"null".equals(rightval)){
                TreeNode right = new TreeNode(Integer.parseInt(rightval));
                now.right = right;
                que.offer(right);
            }
            index += 2;
        }
        return root;
    }
}

// Your Codec object will be instantiated and called as such:
// Codec ser = new Codec();
// Codec deser = new Codec();
// TreeNode ans = deser.deserialize(ser.serialize(root));

方法二：深度优先搜索

1. 本题既然可以使用宽度优先搜索，那么也肯定可以使用深度优先搜索。
2. 深度优先搜索方法有一个需要注意的点就是在递归的时候，并不是将index + 1和index + 2传给dfs方法，需要维护一个全局的index变量，每次递归开始时递增该变量。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
public class Codec {

    // Encodes a tree to a single string.
    public String serialize(TreeNode root) {
        if(root == null){
            return "null";
        }
        String left = serialize(root.left);
        String right = serialize(root.right);
        return root.val + "," + left + "," + right;
    }

    int index = 0;
    // Decodes your encoded data to tree.
    public TreeNode deserialize(String data) {
        String[] arr = data.split(",");
        return dfs(arr);
    }

    private TreeNode dfs(String[] arr){
        String temp = arr[index];
        index++;

        if("null".equals(temp)){
            return null;
        }
        TreeNode now = new TreeNode(Integer.parseInt(temp));

        now.left = dfs(arr);
        now.right = dfs(arr);

        return now;
    }
}

// Your Codec object will be instantiated and called as such:
// Codec ser = new Codec();
// Codec deser = new Codec();
// TreeNode ans = deser.deserialize(ser.serialize(root));

结果展示