C++二叉树序列化（从零开始掌握二叉树的序列化与反序列化技术）

一、什么是二叉树？

二叉树是一种每个节点最多有两个子节点（左孩子和右孩子）的树形数据结构。在 C++ 中，我们通常这样定义一个二叉树节点：

struct TreeNode {    int val;    TreeNode* left;    TreeNode* right;    TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}};  

二、序列化的基本思路

要实现 C++序列化教程 中的核心功能，我们需要选择一种遍历方式来“线性化”树的结构。常用的有：

• 前序遍历（根 → 左 → 右）
• 中序遍历（左 → 根 → 右）
• 后序遍历（左 → 右 → 根）
• 层序遍历（按层级从上到下）

其中，前序遍历 最适合用于序列化，因为它天然保留了“根-子树”的结构信息，便于后续反序列化。

注意：空节点必须用特殊符号（如 "null" 或 "#"）表示，否则无法唯一确定一棵树！

三、C++ 实现序列化

下面我们使用前序遍历 + 递归的方式实现序列化：

#include <iostream>#include <string>#include <sstream>using namespace std;struct TreeNode {    int val;    TreeNode* left;    TreeNode* right;    TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}};void serializeHelper(TreeNode* root, ostringstream& out) {    if (!root) {        out << "null,";        return;    }    out << root->val << ",";    serializeHelper(root->left, out);    serializeHelper(root->right, out);}string serialize(TreeNode* root) {    ostringstream out;    serializeHelper(root, out);    return out.str();}  

例如，对于如下二叉树：

    1   / \  2   3     /    4

序列化结果为："1,2,null,null,3,4,null,null,null,"

四、反序列化实现

反序列化需要解析字符串，并按照前序顺序重建树。我们使用一个字符串流（istringstream）和递归函数：

TreeNode* deserializeHelper(istringstream& in) {    string val;    getline(in, val, ',');  // 以逗号分隔读取    if (val == "null") {        return nullptr;    }    TreeNode* root = new TreeNode(stoi(val));    root->left = deserializeHelper(in);    root->right = deserializeHelper(in);    return root;}TreeNode* deserialize(string data) {    istringstream in(data);    return deserializeHelper(in);}  

五、完整测试代码

int main() {    // 构建测试树    TreeNode* root = new TreeNode(1);    root->left = new TreeNode(2);    root->right = new TreeNode(3);    root->right->left = new TreeNode(4);    // 序列化    string serialized = serialize(root);    cout << "Serialized: " << serialized << endl;    // 反序列化    TreeNode* restored = deserialize(serialized);    // 再次序列化验证是否一致    string check = serialize(restored);    cout << "Restored:  " << check << endl;    return 0;}  

六、关键点总结

1. 序列化必须记录空节点（用 "null"），否则结构信息会丢失。
2. 前序遍历是最直观的选择，配合递归实现简洁高效。
3. 使用 ostringstream 和 istringstream 可以优雅地处理字符串拼接与解析。
4. 这种方法的时间复杂度为 O(n)，空间复杂度也为 O(n)（递归栈+字符串存储）。

掌握 二叉树遍历算法 是理解序列化的基础。通过本教程，即使是编程小白也能动手实现自己的 C++ 二叉树序列化与反序列化功能！

希望这篇关于 C++二叉树序列化 的详细教程对你有所帮助。快去动手试试吧！