前序、后序及层次遍历实现二叉树的序列化与反序列化

本文将实现两个方法，一个是序列化方法，定义如下，

public String serialize(TreeNode root) {
    }

语义：传入一颗二叉树，以字符串的形式返回它的序列化结果。

另一个是反序列化方法，定义如下，

public TreeNode deserialize(String data) {
    }

语义：传入之前的序列化结果，还原出这颗二叉树。

树节点定义如下，

class TreeNode {
    
     int val;
     TreeNode left;
     TreeNode right;
     TreeNode(int x) {
     val = x; }
}

下面分别使用二叉树树的前序遍历、后续遍历以及层次遍历进行序列化与反序列化。

二叉树的各种遍历方式及其递归与非递归的实现可参考这篇文章：
https://blog.csdn.net/weixin_45685353/article/details/106694041

前序

序列化方法需额外引入一个实现二叉树前序遍历的方法，其整体实现如下，

	public String serialize(TreeNode root) {
    
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        pre(root, sb);
        return sb.toString();
    }
    private void pre(TreeNode root, StringBuilder sb) {
    
        if (root == null) {
    
            sb.append("#,");
            return;
        }
        sb.append(root.val).append(",");
        pre(root.left, sb);
        pre(root.right, sb);
    }

其反序列化方法也许借助额外的方法，因为序列化的结果形如[根节点,左节点,右节点]，因此，反序列化的时候也是按照这个顺序重构就好，实现如下，

	int i;// 全局变量，表示数组下标
    public TreeNode deserialize(String data) {
    
        i = 0;// 从头开始
        return pre(data.split(","));
    }
    
    private TreeNode pre(String[] s) {
    
        if ("#".equals(s[i])) {
    
            return null;
        }
        TreeNode root = new TreeNode(Integer.parseInt(s[i]));
        i++;
        root.left = pre(s);
        i++;
        root.right = pre(s);
        return root;
    }

后序

后序遍历的序列化实现跟前序遍历差不多，改变下位置即可，如下，

	public String serialize(TreeNode root) {
    
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        post(root, sb);
        return sb.toString();
    }

    private void post(TreeNode root, StringBuilder sb) {
    
        if (root == null) {
    
            sb.append("#,");
            return;
        }
        post(root.left, sb);
        post(root.right, sb);
        sb.append(root.val).append(",");
    }

其反序列化也差不多，因为其序列化结果形如[左节点,右节点,根节点]，因此我们在反序列化的时候，从尾部开始，即先构造根节点，再构造右节点，最后左节点，代码如下，

	int i;// 全局变量，表示数组下标
	public TreeNode deserialize(String data) {
    
        String[] s = data.split(",");
        i = s.length - 1;// 从尾部开始
        return post(s);
    }

    private TreeNode post(String[] s) {
    
        if ("#".equals(s[i])) {
    
            return null;
        }
        TreeNode root = new TreeNode(Integer.parseInt(s[i]));
        i--;
        root.right = post(s);
        i--;
        root.left = post(s);
        return root;
    }

层次

借助队列这种数据结构，实现对二叉树的层次遍历，空节点用’#‘表示，用’,'作为分隔符，其序列化方法的实现如下，

public String serialize(TreeNode root) {
    
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        LinkedList<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.addLast(root);
        while (!queue.isEmpty()) {
    
            root = queue.removeFirst();
            if (root == null) {
    
                sb.append("#");
            } else {
    
                sb.append(root.val);
                queue.addLast(root.left);
                queue.addLast(root.right);
            }
            sb.append(",");
        }
        return sb.toString();
    }

其反序列化方法的实现如下，

public TreeNode deserialize(String data) {
    
        String[] s = data.split(",");
        if ("#".equals(s[0])) return null;
        TreeNode root = new TreeNode(Integer.parseInt(s[0])), p = root;
        int i = 1;
        LinkedList<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.addLast(p);
        while (i < s.length) {
    
            p = queue.removeFirst();
            if (!"#".equals(s[i])) {
    
                p.left = new TreeNode(Integer.parseInt(s[i]));
                queue.addLast(p.left);
            }
            if (i + 1 < s.length && !"#".equals(s[i + 1])) {
    
                p.right = new TreeNode(Integer.parseInt(s[i + 1]));
                queue.addLast(p.right);
            }
            i += 2;
        }
        return root;
    }

看完本篇文章，随便可以把力扣的这道题给AC了：二叉树的序列化与反序列化