内容简介:将二叉搜索树序列化和反序列化,序列化是指将树用字符串的形式表示,反序列化是指将字符串形式的树还原成原来的样子。对于树的序列化,可以直接联想到对树的遍历。树的遍历包括前序遍历,中序遍历,后序遍历和水平遍历,并且可知前序遍历和中序遍历,或中序遍历和后序遍历可以构成一棵唯一的树。除此以外,因为这是一棵二叉搜索树,可知该树的中序遍历就是所有元素的从小到大的排列。举个例子,假如一棵树的结构如下:
题目要求
Serialization is the process of converting a data structure or object into a sequence of bits so that it can be stored in a file or memory buffer, or transmitted across a network connection link to be reconstructed later in the same or another computer environment. Design an algorithm to serialize and deserialize a binary search tree. There is no restriction on how your serialization/deserialization algorithm should work. You just need to ensure that a binary search tree can be serialized to a string and this string can be deserialized to the original tree structure. The encoded string should be as compact as possible. Note: Do not use class member/global/static variables to store states. Your serialize and deserialize algorithms should be stateless.
将二叉搜索树序列化和反序列化,序列化是指将树用字符串的形式表示,反序列化是指将字符串形式的树还原成原来的样子。
思路和代码
对于树的序列化,可以直接联想到对树的遍历。树的遍历包括前序遍历,中序遍历,后序遍历和水平遍历,并且可知前序遍历和中序遍历,或中序遍历和后序遍历可以构成一棵唯一的树。除此以外,因为这是一棵二叉搜索树,可知该树的中序遍历就是所有元素的从小到大的排列。
举个例子,假如一棵树的结构如下:
3 / \ 2 4 \ 1
该树的前序遍历结果为 3,2,1,4
,中序遍历为 1,2,3,4
。再仔细分析前序遍历的结果,结合二叉搜索树可知,比中间节点小的值一定位于左子树,反之一定位于右子树,即可以对前序遍历进行分割 3,|2,1,|4
。也就是说,我们可以只利用前序遍历,就可以区分出二叉搜索树的左子树和右子树。
代码如下:
public String serialize(TreeNode root) { StringBuilder sb = new StringBuilder(); preorder(root, sb); return sb.toString(); } public void preorder(TreeNode root, StringBuilder result) { if(root != null) { result.append(root.val); result.append(":"); preorder(root.left, result); preorder(root.right, result); } } // Decodes your encoded data to tree. public TreeNode deserialize(String data) { if(data==null || data.isEmpty()) return null; String[] preorder = data.split(":"); String[] inorder = Arrays.copyOf(preorder, preorder.length); Arrays.sort(inorder, new Comparator<String>(){ @Override public int compare(String o1, String o2) { Integer i1 = Integer.valueOf(o1); Integer i2 = Integer.valueOf(o2); return i1.compareTo(i2); } }); return build(inorder, preorder, 0, 0, inorder.length); } public TreeNode build(String[] inorder, String[] preorder, int inorderStart, int preorderStart, int length) { if(length <= 0) return null; TreeNode root = new TreeNode(Integer.valueOf(preorder[preorderStart])); for(int i = inorderStart ; i < inorderStart+length ; i++) { if(inorder[i].equals(preorder[preorderStart])) { root.left = build(inorder, preorder, inorderStart, preorderStart+1, i-inorderStart); root.right = build(inorder, preorder, i+1, preorderStart+i-inorderStart+1, inorderStart+length-i-1); break; } } return root; }
这里的代码是直接使用 排序 生成了二叉搜索树的中序遍历的结果,并利用先序遍历和中序遍历构造了一棵二叉搜索树。假如二叉搜索树的节点较多,该算法将会占用大量的额外空间。可以只用先序遍历作为构造树的输入,代码如下:
public TreeNode deserialize(String data) { if (data==null) return null; String[] strs = data.split(":"); Queue<Integer> q = new LinkedList<>(); for (String e : strs) { q.offer(Integer.parseInt(e)); } return getNode(q); } private TreeNode getNode(Queue<Integer> q) { if (q.isEmpty()) return null; TreeNode root = new TreeNode(q.poll());//root (5) Queue<Integer> samllerQueue = new LinkedList<>(); while (!q.isEmpty() && q.peek() < root.val) { samllerQueue.offer(q.poll()); } root.left = getNode(samllerQueue); root.right = getNode(q); return root; }
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