二叉树的序列化与反序列化

题目来源：https://leetcode-cn.com/problems/serialize-and-deserialize-binary-tree/ .

按照 Leetcode 的官方习惯，二叉树的序列化逻辑是根据其「层次遍历」序列来实现的（参考该文章），因此本文以这种方式来解题。

预备工作

对于反序列化过程，其输入是一个字符串，我们需要将其转换为 vector<string> ，如 "1,null,2" 需要转换为 {"1", "null", 2"} .

vector<string> split(string &data, const string &sep)
{
    size_t l = 0;
    size_t r = data.find(sep, l);
    vector<string> result;
    while (r != string::npos)
    {
        result.emplace_back(data.substr(l, r - l));
        l = r + sep.length();
        r = data.find(sep, l);
    }
    if (l < data.length())
        result.emplace_back(data.substr(l));
    return result;
}

对于 vector<string> 中的每个元素，构造一个 API，返回对应的二叉树节点（包括空节点）：

TreeNode *generateNode(const string &s)
{
    return s == NIL ? nullptr : new TreeNode(stoi(s));
}

其次，需要 2 个常量（以成员变量的形式存在），NIL 是空节点的符号表示，SEPARATOR 是序列化字符串中的分隔符：

const string NIL = "null";
const string SEPARATOR = ",";

层次遍历实现

• 序列化

与一般的层次遍历几乎一样，唯一不同的地方是：在此处，空节点 nullptr 也进入队列当中 。

❗ 需要注意的是：最后一层均为叶子节点，因此它们的左右孩子均为 null ，按照 Leetcode 的要求，序列化字符串中不包含这些最后一层叶子节点的孩子。

string levelSerialize(TreeNode *root)
{
    if (root == nullptr)
        return "";
    queue<TreeNode *> q;
    q.push(root);
    vector<string> result;
    while (!q.empty())
    {
        auto node = q.front();
        q.pop();
        if (node != nullptr)
        {
            result.emplace_back(to_string(node->val));
            q.push(node->left);
            q.push(node->right);
        }
        else
            result.emplace_back(NIL);
    }
    while (result.back() == NIL) result.pop_back();
    string str;
    for (auto &x : result)  str += (x + SEPARATOR);
    if (str.back() == SEPARATOR[0])  str.pop_back();
    return "[" + str + "]";
}

• 反序列化

还是是普通的层次遍历算法改过来的~

TreeNode *levelDeserialize(string &data)
{
    if (data.empty())  return nullptr;
    if (data.front() == '[' && data.back() == ']')  data = data.substr(1, data.length() - 2);
    auto v = split(data, SEPARATOR);
    int idx = 0, size = v.size();
    auto root = generateNode(v[idx++]);
    assert(root != nullptr);
    queue<TreeNode *> q;
    q.push(root);
    while (!q.empty())
    {
        auto node = q.front();
        q.pop();
        if (idx < size)  node->left = generateNode(v[idx++]);
        if (idx < size)  node->right = generateNode(v[idx++]);
        if (node->left != nullptr)  q.push(node->left);
        if (node->right != nullptr) q.push(node->right);
    }
    return root;
}