二叉树的迭代遍历 | LeetCode 144. 二叉树的前序遍历、LeetCode 94. 二叉树的中序遍历、LeetCode 145. 二叉树的后序遍历

二叉树的前序遍历（迭代法）

1、题目

题目链接：144. 二叉树的前序遍历

给你二叉树的根节点 root ，返回它节点值的前序遍历。

示例 1：

输入：root = [1,null,2,3]
输出：[1,2,3]

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：[1,2]

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

2、思路

我们也可以用迭代的方式实现的递归函数，两种方式是等价的，区别在于递归的时候隐式地维护了一个栈，而我们在迭代的时候需要显式地将这个栈模拟出来，其余的实现与细节都相同，具体可以参考下面的代码。

3、代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <stack>using namespace std;struct TreeNode {int val;TreeNode *left;TreeNode *right;TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
};class Solution {
public:vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {stack<TreeNode*> stk;vector<int> result;if (root == NULL) return result;stk.push(root);while (!stk.empty()) {// 取出栈顶节点TreeNode* node = stk.top();stk.pop();// 将节点值加入结果集result.push_back(node->val);// 如果右子节点不为空，则将右子节点入栈（空节点不入栈）if (node->right) stk.push(node->right);           // 如果左子节点不为空，则将左子节点入栈（空节点不入栈）if (node->left) stk.push(node->left);}return result;}
};int main() {Solution s;TreeNode* root = new TreeNode(1, new TreeNode(2, new TreeNode(4), new TreeNode(5)), new TreeNode(3));vector<int> res = s.preorderTraversal(root);for (int i : res) {cout << i << " ";}cout << endl;return 0;
}

4、复杂度分析

时间复杂度：O(n)，其中 n 是二叉树的节点数。每一个节点恰好被遍历一次。
空间复杂度：O(n)，为迭代过程中显式栈的开销，平均情况下为 O(log⁡n)，最坏情况下树呈现链状，为 O(n)。

二叉树的中序遍历（迭代法）

1、题目

题目链接：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]

提示：

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

2、思路

3、代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <stack>using namespace std;struct TreeNode {int val;TreeNode *left;TreeNode *right;TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
};class Solution {
public:vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {vector<int> result;stack<TreeNode*> stk;TreeNode* cur = root;// 当当前节点不为空或者栈不为空时，继续循环while(cur != nullptr || !stk.empty()) {// 如果当前节点不为空if(cur != nullptr) {// 将当前节点入栈stk.push(cur);// 将当前节点指向左子节点cur = cur->left;} else {// 将栈顶节点出栈，并赋值给当前节点cur = stk.top();stk.pop();// 将当前节点的值添加到结果集中result.push_back(cur->val);// 将当前节点指向右子节点cur = cur->right;}}// 返回结果集return result;}
};int main() {Solution s;TreeNode* root = new TreeNode(1, new TreeNode(2, new TreeNode(3), new TreeNode(4)), new TreeNode(5));vector<int> res = s.inorderTraversal(root);for (int i : res) {cout << i << " ";}cout << endl;return 0;
}

4、复杂度分析

时间复杂度：O(n)，其中 n 是二叉树的节点数。每一个节点恰好被遍历一次。
空间复杂度：O(n)，为迭代过程中显式栈的开销，平均情况下为 O(log⁡n)，最坏情况下树呈现链状，为 O(n)。

二叉树的后序遍历（迭代法）

1、题目

题目链接：145. 二叉树的后序遍历
给你一棵二叉树的根节点 root ，返回其节点值的 后序遍历。

示例 1：

输入：root = [1,null,2,3]
输出：[3,2,1]

示例 2：

输入：root = []
输出：[]

示例 3：

输入：root = [1]
输出：[1]

提示：

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

2、思路

3、代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <stack>
#include <algorithm>using namespace std;struct TreeNode {int val;TreeNode *left;TreeNode *right;TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
};class Solution {
public:vector<int> postorderTraversal(TreeNode* root) {stack<TreeNode*> stk;vector<int> result;if (root == NULL) return result;stk.push(root);while (!stk.empty()) {TreeNode* node = stk.top();stk.pop();result.push_back(node->val);// 后序遍历是先左后右最后根节点，所以这里先压入左子节点if (node->left) stk.push(node->left);// 然后压入右子节点if (node->right) stk.push(node->right);}// 后序遍历的结果是左右中，所以需要反转结果数组reverse(result.begin(), result.end());return result;}
};int main() {Solution s;TreeNode* root = new TreeNode(1, new TreeNode(2, new TreeNode(4), new TreeNode(5)), new TreeNode(3, new TreeNode(6), new TreeNode(7)));vector<int> res = s.postorderTraversal(root);for (int i : res) {cout << i << " ";}cout << endl;return 0;
}