剑指offer37_序列化二叉树(java)

37 序列化二叉树

题目描述

请实现两个函数，分别用来序列化和反序列化二叉树

二叉树的序列化是指：把一棵二叉树按照某种遍历方式的结果以某种格式保存为字符串，从而使得内存中建立起来的二叉树可以持久保存。序列化可以基于先序、中序、后序、层序的二叉树遍历方式来进行修改，序列化的结果是一个字符串，序列化时通过 某种符号表示空节点（#），以 ！ 表示一个结点值的结束（value!）。

二叉树的反序列化是指：根据某种遍历顺序得到的序列化字符串结果str，重构二叉树。

例如，我们可以把一个只有根节点为1的二叉树序列化为"1,"，然后通过自己的函数来解析回这个二叉树

序列化二叉树
递归遍历二叉树的节点，空节点使用#代替，节点之间使用逗号隔开，返回字符串

反序列化二叉树
设置序号index，将字符串根据！分割为数组，根据index的值来设置树节点的val，如果节点的值为#，则返回空的树节点。

你可以将以下二叉树：

    1
   / \
  2   3
     / \
    4   5

序列化为 "[1!2!3!null!null!4!5]"

解题思路一 ： 前序遍历

递归写法

/*
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;
  }
}

解题思路二： 层序遍历

用队列

时间复杂度 O(N) ： N 为二叉树的节点数，层序遍历需要访问所有节点，最差情况下需要访问 N+1 个 null ，总体复杂度为 O(2N+1)=O(N) 。
空间复杂度 O(N) ： 最差情况下，队列 queue同时存储 (N + 1)/2个节点或N+1 个 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);// 因为最后一个字符是！
        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<>(); // 用一个队列维护每一层的按层序遍历的入队顺序。
        queue.offer(root);
        // 逐层的添加某节点的左右子树
        int i = 1; // 根节点已经确定，从第二层开始判断。
        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;
  }
}