剑指offer61_序列化二叉树_题解

序列化二叉树

题目描述

请实现两个函数，分别用来序列化和反序列化二叉树

二叉树的序列化是指：把一棵二叉树按照某种遍历方式的结果以某种格式保存为字符串，从而使得内存中建立起来的二叉树可以持久保存。序列化可以基于先序、中序、后序、层序的二叉树遍历方式来进行修改，序列化的结果是一个字符串，序列化时通过 某种符号表示空节点（#），以 ！ 表示一个结点值的结束（value!）。

二叉树的反序列化是指：根据某种遍历顺序得到的序列化字符串结果str，重构二叉树。

例如，我们可以把一个只有根节点为1的二叉树序列化为"1,"，然后通过自己的函数来解析回这个二叉树

分析

方案一：层次遍历

序列化 Serialize

借助队列，对二叉树做层序遍历，并将越过叶节点的 \(null\) 也打印出来

算法流程：

1. 初始化：序列化字符串 \(ret\) , 队列 \(q\) 初始时存放根节点 \(root\)
2. 层序遍历：当 \(q\) 为空时跳出循环
   1. 获取二叉树每层的结点个数 \(sz\)
   2. 遍历每层的所有结点
      1. 获取头结点 \(top\)
      2. \(top\) 出队
      3. 判断 \(top\) 是否为空指针
         1. 如果为空，序列化字符串中添加 '#'
         2. 如果不为空，序列化字符串中添加 \(top\) 的节点值 \(top->val\)，同时将 \(top\) 的左右孩子结点入队
3. 返回值：通过 \(ret\) 转换得到的 \(C\) 序列化字符串 \(ans\)

反序列化 Deserialize

利用队列串按层构建二叉树

算法流程：

1. 初始化：字符流 \(ss\) , 队列 \(q\) 初始时存放根节点 \(root\)
2. 层序遍历：当 \(q\) 为空时跳出循环
   1. 获取二叉树每层的结点个数 \(sz\)
   2. 遍历每层的所有结点
      1. 获取头结点 \(top\)
      2. \(top\) 出队
      3. 判断 \(top\) 是否为空指针
         1. 如果为空，跳出循环遍历下一个结点
         2. 如果不为空， 调用 \(newNode\)函数新建左右孩子，并让 \(root\) 指向左右孩子，同时将左右孩子入队
3. 返回根节点 \(root\)

代码

/*
1.时间复杂度:O(n)
2.空间复杂度:O(n)
*/
class Solution
{
public:
    char *Serialize(TreeNode *root)
    {
        string ret = "";
        queue<TreeNode *> q;
        q.push(root);

        while (!q.empty())
        {
            int sz = q.size();
            while (sz--)
            {
                TreeNode *top = q.front();
                q.pop();
                if (top)
                {
                    ret += to_string(top->val);
                    q.push(top->left);
                    q.push(top->right);
                }
                else
                {
                    ret += "#";
                }
                ret += " ";
            }
        }
        char *ans = new char[ret.length() + 1];
        strcpy(ans, ret.c_str());
        return ans;
    }
    TreeNode *newNode(string s)
    {
        TreeNode *Node;
        if (s == "#")
            Node = NULL;
        else
            Node = new TreeNode(stoi(s));
        return Node;
    }
    TreeNode *Deserialize(char *str)
    {
        stringstream ss(str);
        string s;

        ss >> s;
        queue<TreeNode *> q;
        TreeNode *root = newNode(s);
        q.push(root);
        while (!q.empty())
        {
            int sz = q.size();
            while (sz--)
            {
                TreeNode *top = q.front();
                q.pop();
                if (!top)
                    break;
                ss >> s;
                top->left = newNode(s);
                q.push(top->left);
                ss >> s;
                top->right = newNode(s);
                q.push(top->right);
            }
        }
        return root;
    }
};