94-二叉树的中序遍历

给定一个二叉树的根节点 root ，返回它的 中序 遍历。

 

示例 1：

输入：root = [1,null,2,3]
输出：[1,3,2]
示例 2：

输入：root = []
输出：[]
示例 3：

输入：root = [1]
输出：[1]
示例 4：

输入：root = [1,2]
输出：[2,1]
示例 5：

输入：root = [1,null,2]
输出：[1,2]
 

提示：

树中节点数目在范围 [0, 100] 内
-100 <= Node.val <= 100

解法一：递归求解 

package suanfa;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

class TreeNode {
    int val;
    TreeNode left;
    TreeNode right;

    TreeNode() {
    }

    TreeNode(int val) {
        this.val = val;
    }

    TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
        this.val = val;
        this.left = left;
        this.right = right;
    }
}

public class Solution {
    public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
        inorder(root,res);
        return res;

    }
    void inorder(TreeNode root,List<Integer> res){
        if(root==null) {
            return ;
        }
        inorder(root.left,res);
        res.add(root.val);
        inorder(root.right,res);
    }

    public static void main(String[] args) {
        // TODO 自动生成的方法存根

    }

}

解法二：迭代求解

递归本身包含着隐式求解，中序遍历是将递归过程转换成while循环，取中间值，转换递归方向，时间复杂度为O(n),n为树的个数,空间复杂度为O(N)为N的深度

public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
        Deque<TreeNode> stk = new LinkedList<TreeNode>();
        while (root != null || !stk.isEmpty()) {
            while (root != null) {
                stk.push(root);
                root = root.left;
            }
            if (!stk.isEmpty()) {
                root = stk.pop();
                res.add(root.val);
                root = root.right;
            }

        }
        return res;
    }

解法三：Morris 遍历算法  有点像线索二叉树，原理是一样的，

Morris 遍历算法是另一种遍历二叉树的方法，它能将非递归的中序遍历空间复杂度降为 O(1)O(1)。

Morris 遍历算法整体步骤如下（假设当前遍历到的节点为 xx）：

如果 xx 无左孩子，先将 xx 的值加入答案数组，再访问 xx 的右孩子，即 x = x.\textit{right}x=x.right。
如果 xx 有左孩子，则找到 xx 左子树上最右的节点（即左子树中序遍历的最后一个节点，xx 在中序遍历中的前驱节点），我们记为 \textit{predecessor}predecessor。根据 \textit{predecessor}predecessor 的右孩子是否为空，进行如下操作。
如果 \textit{predecessor}predecessor 的右孩子为空，则将其右孩子指向 xx，然后访问 xx 的左孩子，即 x = x.\textit{left}x=x.left。
如果 \textit{predecessor}predecessor 的右孩子不为空，则此时其右孩子指向 xx，说明我们已经遍历完 xx 的左子树，我们将 \textit{predecessor}predecessor 的右孩子置空，将 xx 的值加入答案数组，然后访问 xx 的右孩子，即 x = x.\textit{right}x=x.right。
重复上述操作，直至访问完整棵树。

public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
        TreeNode pre;
        while(root!=null) {
            if(root.left!=null) {
                pre = root.left;
                while(pre.right!=null) {
                    pre = pre.right;
                }
                TreeNode temp = root.left;
                root.left = null;
                pre.right = root;
                root = temp;
            }else {
                res.add(root.val);
                root = root.right;
            }
        }
        return res;
    }