二叉树前/中/后序迭代算法 - Python3

参考链接

史上最全遍历二叉树详解：https://leetcode.cn/problems/binary-tree-preorder-traversal/solutions/87526/leetcodesuan-fa-xiu-lian-dong-hua-yan-shi-xbian-2/

说明

本文不含递归代码，只介绍手写堆栈（迭代）方式。代码中变量 p 表示 当前用于向下探索的结点，变量 x 表示 当前从栈中弹出、当前要处理/访问的结点。
前序、中序大多是 pop() 就访问，后序往往要晚一点。

代码整理

中序

class Solution:
    def inorderTraversal(self, root: Optional[TreeNode]) -> List[int]:
        if not root:  return []

        res = []
        stk = [] # 弹出和访问永远在一起，所以我们用p来探索root，而不是直接把root放入栈

        p = root # p表示当前准备继续向左下探索的节点
        while p or stk:
            # 阶段1：一路向左，将路径上的所有节点压栈
            #（宏观上既压入了左又压入了根，只要入了栈，都会在阶段2访问到）
            while p:
                stk.append(p)
                p = p.left
            
            # 阶段2：弹出栈顶节点并访问
            x = stk.pop() # 注意这里是x，不再是p
            res.append(x.val)
    
            # 阶段3：转向右子树，继续循环
            # （弹出的x同时，判断有没有右子树，有则又需要以x.right为“根”，进行一系列的压栈）
            if x.right:
                p = x.right
        
        return res

前序/先序

class Solution:
    def preorderTraversal(self, root: Optional[TreeNode]) -> List[int]:
        if not root: return []
        
        res = []
        stk = [root] # 弹出和访问永远一起，我们第一步就可以直接弹出root并访问root

        while stk:
            x = stk.pop()
            res.append(x.val)

            if x.right:
                stk.append(x.right) # 入栈先右后左，则出栈先左后右

            if x.left:
                stk.append(x.left)

        return res

后序

双栈法

class Solution:
    def postorderTraversal(self, root: Optional[TreeNode]) -> List[int]:
        if not root: return []
        
        tmp = [] # 中间过渡，中右左
        stk = [root]

        # 类似先序(中左右)，但改为中右左
        while stk:
            x = stk.pop()
            tmp.append(x.val)

            if x.left:
                stk.append(x.left)

            if x.right:
                stk.append(x.right)

        # 将tmp取反即可
        res = []
        while tmp:
            res.append(tmp.pop())
        
        return res

标记法

class Solution:
    def postorderTraversal(self, root: Optional[TreeNode]) -> List[int]:
        if not root: return []
        
        res = []
        stk = [(root, False)] # 记录是否visited

        while stk:
            x, visited = stk.pop()

            if not visited:
                stk.append((x, True))
                if x.right: stk.append((x.right, False))
                if x.left: stk.append((x.left, False))
            else:
                res.append(x.val)
        
        return res