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深入理解Python中序遍历(手把手教你实现二叉树中序遍历算法)

在计算机科学中,Python中序遍历是一种非常重要的二叉树中序遍历方法。无论你是刚入门的编程小白,还是正在复习数据结构的开发者,掌握这一基础算法都至关重要。本教程将用最通俗易懂的方式,带你一步步理解并实现中序遍历。

什么是中序遍历?

中序遍历(In-order Traversal)是二叉树深度优先遍历的一种方式,其访问顺序为:左子树 → 根节点 → 右子树。对于二叉搜索树(BST),中序遍历的结果会是一个升序排列的序列。

深入理解Python中序遍历(手把手教你实现二叉树中序遍历算法) Python中序遍历 二叉树中序遍历 Python数据结构 递归遍历算法 第1张

为什么学习中序遍历?

掌握Python数据结构中的树结构及其遍历方法,不仅能帮助你解决面试题,还能提升你对递归遍历算法的理解能力。中序遍历在表达式求值、BST验证、排序等场景中都有广泛应用。

准备工作:定义二叉树节点

首先,我们需要定义一个简单的二叉树节点类:

class TreeNode:    def __init__(self, val=0, left=None, right=None):        self.val = val        self.left = left        self.right = right  

方法一:递归实现中序遍历

递归是最直观、最容易理解的实现方式。我们按照“左→根→右”的顺序编写函数:

def inorderTraversal(root):    result = []        def inorder(node):        if node is not None:            inorder(node.left)      # 遍历左子树            result.append(node.val) # 访问根节点            inorder(node.right)     # 遍历右子树        inorder(root)    return result  

使用示例:

# 构建如下二叉树:#       1#        \#         2#        /#       3root = TreeNode(1)root.right = TreeNode(2)root.right.left = TreeNode(3)print(inorderTraversal(root))  # 输出: [1, 3, 2]  

方法二:迭代实现中序遍历(使用栈)

虽然递归简洁,但在处理极深的树时可能引发栈溢出。因此,我们也可以用显式栈来模拟递归过程:

def inorderTraversalIterative(root):    result = []    stack = []    current = root        while stack or current:        # 一直向左走到底,并将路径上的节点入栈        while current:            stack.append(current)            current = current.left                # 弹出栈顶(即最左节点)        current = stack.pop()        result.append(current.val)                # 转向右子树        current = current.right        return result  

总结

通过本教程,你已经掌握了Python中序遍历的两种核心实现方式:递归与迭代。无论是为了面试准备,还是深入理解Python数据结构,这些知识都将为你打下坚实基础。

记住,中序遍历的关键在于“左→根→右”的访问顺序。多加练习,你就能熟练运用这一经典递归遍历算法,轻松应对各种与二叉树中序遍历相关的问题!