python实现二叉树遍历算法

说起二叉树的遍历，大学里讲的是递归算法，大多数人首先想到也是递归算法。但作为一个有理想有追求的程序员。也应该学学非递归算法实现二叉树遍历。二叉树的非递归算法需要用到辅助栈，算法着实巧妙，令人脑洞大开。

以下直入主题：

定义一颗二叉树，请看官自行想象其形状，

class BinNode( ):
    def __init__( self, val ):
        self.lchild = None
        self.rchild = None
        self.value = val

binNode1 = BinNode( 1 )
binNode2 = BinNode( 2 )
binNode3 = BinNode( 3 )
binNode4 = BinNode( 4 )
binNode5 = BinNode( 5 )
binNode6 = BinNode( 6 )

binNode1.lchild = binNode2
binNode1.rchild = binNode3
binNode2.lchild = binNode4
binNode2.rchild = binNode5
binNode3.lchild = binNode6

 先序遍历：

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先序遍历二叉树
'''
def bin_tree_pre_order_traverse( root, visit_func ):
    s = Stack()
    s.push( root )
    while not s.is_empty():
        node = s.pop()
        visit_func( node )
        if node.rchild:
            s.push( node.rchild )
        if node.lchild:
            s.push( node.lchild )

 中序遍历：

'''
中序遍历二叉树
'''
def bin_tree_in_order_traverse( root, visit_func ):
    s = Stack()
    node = root
    while node or not s.is_empty():
        if node:
            s.push( node )
            node = node.lchild
        else:
            node = s.pop()
            visit_func( node )
            node = node.rchild

后序遍历：

后序遍历中，要保证左孩子和右孩子都已被访问才能访问根结点，并且左孩子需在右孩子前访问，这就为流程的控制带来了难题。下面介绍两种思路。

思路一，双栈法，这种方式比较容易理解，缺点是需要两个栈。

'''
后序遍历二叉树
'''
def bin_tree_post_order_traverse( root, visit_func ):
    s1 = Stack()
    s2 = Stack()
    s1.push( root )
    while not s1.is_empty():
        node = s1.pop()
        s2.push( node )
        if node.lchild:
            s1.push( node.lchild )
        if node.rchild:
            s1.push( node.rchild )
    while not s2.is_empty():
        visit_func( s2.pop() )

思路二，要保证根结点在左孩子和右孩子访问之后才能访问，因此对于任一结点P，先将其入栈。如果P不存在左孩子和右孩子，则可以直接访问它；或者P存在左孩子或者右孩子，但是其左孩子和右孩子都已被访问过了，则同样可以直接访问该结点。若非上述两种情况，则将P的右孩子和左孩子依次入栈，这样就保证了每次取栈顶元素的时候，左孩子在右孩子前面被访问，左孩子和右孩子都在根结点前面被访问。

def bin_tree_post_order_traverse2( root, visit_func ):
    curr = root
    prev = None
    s = Stack()
    s.push( curr )
    while not s.is_empty():
        curr = s.peek()
        if ( not curr.lchild and not curr.rchild ) or ( prev and ( prev == curr.lchild or prev == curr.rchild ) ):
            visit_func( curr )
            s.pop()
　　　　　　　prev = curr
        else:
            if curr.rchild:
                s.push( curr.rchild )
            if curr.lchild:
                s.push( curr.lchild )

 

层序遍历：

def bin_tree_level_traverse( root, visit_func ):
    queue = Queue()
    queue.enqueue( root )
    while not queue.is_empty():
        node = queue.dequeue().value
        visit_func( node )
        if node.lchild:
            queue.enqueue( node.lchild )
        if node.rchild:
            queue.enqueue( node.rchild )