如果你还在死记硬背“左-右-根”的递归代码,那你就错过了后序遍历的真正威力
先看一道经典面试题
“给定一棵二叉树,如何仅使用后序遍历,就能同时解决多个问题?”许多程序员的第一反应是递归,但真正的高手会告知你:后序遍历的本质,是一次精心编排的倒推过程。
今天我要分享的,不是教科书上的基础代码,而是能让你的算法功力立即提升一个档位的三个实战技巧。
技巧一:后序位置——收集信息的黄金位置
后序位置的神奇之处在于:当你站在一个节点上时,你不仅知道自己,还知道它的左右子树的一切信息。
def post_order_traversal(root):
if not root:
return 0, True # 高度,是否平衡
left_height, left_balanced = post_order_traversal(root.left)
right_height, right_balanced = post_order_traversal(root.right)
# 后序位置:此时已获得左右子树的全部信息
current_height = max(left_height, right_height) + 1
is_balanced = left_balanced and right_balanced and abs(left_height - right_height) <= 1
return current_height, is_balanced
这个技巧的精髓:许多树形DP问题天然适合在后序位置解决,由于这里可以自底向上地整合信息。
技巧二:迭代后序遍历——理解栈的完美舞蹈
递归虽美,但面试官常问:“能用迭代实现吗?”迭代后序遍历是三种遍历中最巧妙的:
def post_order_iterative(root):
if not root:
return []
result = []
stack = [root]
while stack:
node = stack.pop()
result.append(node.val)
# 关键:先左后右入栈,出栈顺序就会变成右-左
if node.left:
stack.append(node.left)
if node.right:
stack.append(node.right)
return result[::-1] # 反转后得到真正的后序
这里面的精髓:利用“根-右-左”的遍历顺序,再反转得到“左-右-根”。这种思路也适用于许多需要逆向思维的问题。
技巧三:后序的隐藏模式——从叶子到根的决策链
后序遍历最强劲的应用,是解决那些需要子节点决策才能决定父节点决策的问题。
实战场景:计算二叉树中最大路径和
def max_path_sum(root):
max_sum = float('-inf')
def dfs(node):
nonlocal max_sum
if not node:
return 0
# 后序遍历:先获取左右子树的信息
left_gain = max(dfs(node.left), 0)
right_gain = max(dfs(node.right), 0)
# 在后序位置计算当前节点的贡献
price_newpath = node.val + left_gain + right_gain
max_sum = max(max_sum, price_newpath)
# 返回当前节点能给父节点提供的最大贡献
return node.val + max(left_gain, right_gain)
dfs(root)
return max_sum
这个例子揭示的核心思想:后序遍历让每个节点都能基于子节点的计算结果,做出对自己和父节点最有利的决策。
为什么高手都爱后序遍历?
信息完整性:在后序位置,你掌握了当前节点及其所有后代的信息
决策最优性:适合解决需要自底向上推导最优解的问题
资源释放:在二叉树释放内存、关闭连接等场景中,必须先处理子节点再处理父节点
一个思维框架,解决一类问题
下次遇到二叉树问题,先问自己三个问题:
是否需要先知道子树的结果才能决定当前节点?
是否需要从叶子到根的推导顺序?
是否涉及子树信息的整合?
如果有一个答案是“是”,那么后序遍历很可能就是最佳解决方案。
记住这个模式:许多复杂的二叉树问题,本质上都是后序遍历的变体。掌握了这种思维方式,你会发现原来需要苦思冥想的问题,目前都有了清晰的解决路径。
算法不是死记硬背,而是理解本质后的灵活运用。 后序遍历教给我们的,不仅仅是一种遍历顺序,更是一种自底向上、整合信息、优化决策的思维方式。
你目前是否已经想到了曾经遇到的某个问题,实则可以用后序遍历的思路更优雅地解决?在评论区分享你的发现吧!
彩蛋:
1.介绍
二叉树的后序遍历是一种遍历二叉树的策略,按照”左子树-》右子树-》根节点”的顺序访问节点的子树或根节点。具体来说,后序遍历第一访问左子树,然后访问右子树,最后访问根节点。
这种遍历方式在编程中可以通过递归或非递归的方式进行实现。
一般来说,递归算法较容易理解,但可能会造成栈溢出,而非递归算法较难理解。
以下用代码实现后序遍历。
2.代码
以下以Java编程语言为例。
1)二叉树节点的数据结构定义如下:
classTreeNode {
intvalue;
TreeNode left;
TreeNode right;
TreeNode(intvalue) {
this.value = value;
}
}
2)后序遍历递归算法代码
public void postOrderTraversalRecursive(TreeNode root){
//若root节点为空,则子遍历完成
if(null==root){
return ;
}
//先递归遍历左子树
postOrderTraversalRecursive(root.left);
//再递归遍历右子树
postOrderTraversalRecursive(root.right);
//最后访问根节点
System.out.println(root.value);
}
3)后序遍历非递归算法代码(单栈法)
可以使用栈来模拟递归过程。此例只用到了一个栈,所以叫做单栈法。
后序遍历与前序遍历和中序遍历存在差异。即我们在访问左子树之后需要访问右子树,然后才能再访问根节点,所以我们的根节点不能在访问左子树之后出栈,而是需要继续访问右子树,当我们右子树访问完成之后再出栈。
public void postOrderTraversalNonRecursive(TreeNode root)
{
//存储遍历过程中的需要继续处理的临时节点
Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
//保存临时根节点,从root开始
TreeNode node =root;
//保存上次访问的节点,从root开始
TreeNode lastVisit = root;
//临时节点不为空或者栈不为空时需要继续处理
while(null != node || !stack.empty())
{
while(null != node){
//存储临时节点到栈中
stack.push(node);
//继续遍历左子树
node = node.left;
}
//查看当前栈顶元素
node = stack.peek();
//如果当前栈顶元素的右子树为空,或者右子树已经被访问,则说明左右节点都访问完成了
//则可以直接输出当前节点的值
if(null == node.right || node.right==lastVisit){
//左子树与右子树都访问完成后输出当前根节点的值
System.out.println(node.value+" ");
//当前节点已处理完成,从栈中弹出,继续下一轮遍历
stack.pop();
//更新上次访问的节点
lastVisit=node;
//左子树右子树根节点都访问完毕后,将临时节点置空,从而从栈中处理下一个节点
node=null;
}else{
//右子树尚未被访问,则继续遍历右子树
node=node.right;
}
}
}
4)后序遍历非递归算法代码(双栈法)
由于后序遍历的输出顺序是左->右->根,倒过来就是根->右->左。因此利用栈(先进后出FILO,与正常顺序是反的)的性质,只需要按照根->右->左的访问顺序访问一次,并存入栈中,最后从栈顶输出所有栈节点就可以了。
算法需要两个栈,一个是正常遍历需要的栈,一个是存储倒过来的元素的栈,所以也叫双栈法。
public static void postOrderTraversalNonRecursive2Stack(TreeNode root) {
//后序遍历中存储正常访问顺序的栈
Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();
//后序遍历中存储逆向访问顺序的栈
Stack<TreeNode> output = new Stack<TreeNode>();
TreeNode node = root;
//判断是否还有节点需要处理
while (null != node || !stack.isEmpty()) {
if (null != node) {
//先访问根节点,压入栈中
stack.push(node);
output.push(node);
//再访问右子节点
node = node.right;
} else {
//再访问左子节点
node = stack.pop();
node = node.left;
}
}
//从栈顶开始输出栈里元素的值,即输出正常访问顺序栈stack的倒序结果output栈,即为最终结果
while (output.size() > 0) {
TreeNode n = output.pop();
System.out.print(n.value + " ");
}
}
5)后序遍历非递归算法代码(Stack+Deque,即栈+双向队列法)
算法的数据结构里,一个存储正常遍历需要的栈,一个存储最终输出的元素双端队列列表,所以也叫栈+双向队列法。
public List<TreeNode> postOrderTraversalNonRecursiveStackDeque(TreeNode root) {
//保存计算出的最终结果列表
LinkedList<TreeNode> result = new LinkedList<>();
//若root节点为空,则遍历完成
if (null == root) {
return result;
}
//后序遍历中存储正常访问顺序的栈
Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
//压入根节点到栈中
stack.push(root);
//存储当前节点
TreeNode curNode;
//若栈中有数据,则继续处理
while(!stack.isEmpty()) {
//获取当前栈顶元素
curNode = stack.pop();
//将栈顶元素插入到结果列表LinkedList的头部
result.addFirst(curNode.value);
if (null != curNode.left) {
//压入左子节点到栈中
stack.push(curNode.left);
}
if (null != curNode.right) {
//压入右子节点到栈中
stack.push(curNode.right);
}
}
return result;
}





