劍指offer37_序列化二叉樹(java)

37 序列化二叉樹

題目描述

請實現兩個函數，分別用來序列化和反序列化二叉樹

二叉樹的序列化是指：把一棵二叉樹按照某種遍歷方式的結果以某種格式保存爲字符串，從而使得內存中建立起來的二叉樹可以持久保存。序列化可以基於先序、中序、後序、層序的二叉樹遍歷方式來進行修改，序列化的結果是一個字符串，序列化時通過 某種符號表示空節點（#），以 ！ 表示一個結點值的結束（value!）。

二叉樹的反序列化是指：根據某種遍歷順序得到的序列化字符串結果str，重構二叉樹。

例如，我們可以把一個只有根節點爲1的二叉樹序列化爲"1,"，然後通過自己的函數來解析回這個二叉樹

序列化二叉樹
遞歸遍歷二叉樹的節點，空節點使用#代替，節點之間使用逗號隔開，返回字符串

反序列化二叉樹
設置序號index，將字符串根據！分割爲數組，根據index的值來設置樹節點的val，如果節點的值爲#，則返回空的樹節點。

你可以將以下二叉樹：

    1
   / \
  2   3
     / \
    4   5

序列化爲 "[1!2!3!null!null!4!5]"

解題思路一 ： 前序遍歷

遞歸寫法

/*
public class TreeNode {
    int val = 0;
    TreeNode left = null;
    TreeNode right = null;

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

    }

}
*/
public class Solution {
 
    int index = -1;
    String Serialize(TreeNode root) {
        if(root == null) return "#";
        return root.val + "!" + Serialize(root.left)+ "!" + Serialize(root.right);
  }
    TreeNode Deserialize(String str) {
        String [] s = str.split("!");
        index++;
        if(s.length < index) return null;
        TreeNode node = null;
        if(!s[index].equals("#")){
            node = new TreeNode(Integer.parseInt(s[index]));
            node.left = Deserialize(str);
            node.right = Deserialize(str);
        }
        return node;
  }
}

解題思路二： 層序遍歷

用隊列

時間複雜度 O(N) ： N 爲二叉樹的節點數，層序遍歷需要訪問所有節點，最差情況下需要訪問 N+1 個 null ，總體複雜度爲 O(2N+1)=O(N) 。
空間複雜度 O(N) ： 最差情況下，隊列 queue同時存儲 (N + 1)/2個節點或N+1 個 null，使用 O(N) ；列表 resres 使用O(N)

import java.lang.StringBuilder;  // StringBuilder在lang包下！！！！
import java.util.Queue;
import java.util.LinkedList;
/*
public class TreeNode {
    int val = 0;
    TreeNode left = null;
    TreeNode right = null;

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

    }

}
*/
public class Solution {
    String Serialize(TreeNode root) {
        if(root == null) return "#";
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        while(!queue.isEmpty()){
            TreeNode node = queue.poll();
            if(node != null){
                res.append(node.val + "!");
                queue.offer(node.left);
                queue.offer(node.right);
            }else res.append("#!");
        }
        res.deleteCharAt(res.length()-1);// 因爲最後一個字符是！
        return res.toString();
  }
    
    
    TreeNode Deserialize(String str) {
        String [] s = str.split("!");
        int len = s.length-1;
        if(s[0].equals("#")) return null;
        TreeNode root = new TreeNode(Integer.parseInt(s[0]));
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>(); // 用一個隊列維護每一層的按層序遍歷的入隊順序。
        queue.offer(root);
        // 逐層的添加某節點的左右子樹
        int i = 1; // 根節點已經確定，從第二層開始判斷。
        while(!queue.isEmpty()){
            TreeNode node = queue.poll();
            if(!s[i].equals("#")){
                node.left = new TreeNode(Integer.parseInt(s[i]));
                
                queue.offer(node.left);
            }
            i++;
            if(!s[i].equals("#")){
                node.right = new TreeNode(Integer.parseInt(s[i]));
                queue.offer(node.right);
            }
            i++;
        }
        return root;
  }
}