[LeetCode] #94 二叉树的中序遍历

给定一个二叉树的根节点 root ，返回它的 中序 遍历。

输入：root = [1,null,2,3]

输出：[1,3,2]

二叉树遍历，最经典的方法肯定是递归

递归有三部曲

（1）找整个递归的终止条件：递归应该在什么时候结束？ 节点为null

（2）找返回值：应该给上一级返回什么信息？该子树的中序遍历List

（3）本级递归应该做什么：在这一级递归中，应该完成什么任务？该子树List追加左子树List，追加自己的val，追加右子树List

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {      
        List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
        if (root == null) return res;
        res.addAll(inorderTraversal(root.left));
        res.add(root.val);
        res.addAll(inorderTraversal(root.right));
        return res;
    }
}

递归也可以用迭代的方式实现，两种方式是等价的，区别在于递归的时候隐式地维护了一个栈，而我们在迭代的时候需要显式地将这个栈模拟出来，其他都相同。

class Solution {
    public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
        Deque<TreeNode> stk = new LinkedList<TreeNode>();
        while (root != null || !stk.isEmpty()) {
            while (root != null) {
                stk.push(root);
                root = root.left;
            }
            root = stk.pop();
            res.add(root.val);
            root = root.right;
        }
        return res;
    }
}

Morris中序遍历，是另一种遍历二叉树的方法，它能将非递归的中序遍历空间复杂度降为 O(1)。

class Solution {
    public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
        TreeNode predecessor = null;

        while (root != null) {
            if (root.left != null) {
                // predecessor 节点就是当前 root 节点向左走一步，然后一直向右走至无法走为止
                predecessor = root.left;
                while (predecessor.right != null && predecessor.right != root) {
                    predecessor = predecessor.right;
                }
                
                // 让 predecessor 的右指针指向 root，继续遍历左子树
                if (predecessor.right == null) {
                    predecessor.right = root;
                    root = root.left;
                }
                // 说明左子树已经访问完了，我们需要断开链接
                else {
                    res.add(root.val);
                    predecessor.right = null;
                    root = root.right;
                }
            }
            // 如果没有左孩子，则直接访问右孩子
            else {
                res.add(root.val);
                root = root.right;
            }
        }
        return res;
    }
}

知识点：

java集合类的List.addAll()方法用于将指定collection中的所有元素添加到列表。

总结：

递归也可以用迭代的方式实现