144. Binary Tree Preorder Traversal

Given the root of a binary tree, return the preorder traversal of its nodes' values.

Example 1:

Input: root = [1,null,2,3]

Output: [1,2,3]

Explanation:

img

Example 2:

Input: root = [1,2,3,4,5,null,8,null,null,6,7,9]

Output: [1,2,4,5,6,7,3,8,9]

Explanation:

img

Example 3:

Input: root = []

Output: []

Example 4:

Input: root = [1]

Output: [1]

题目大意

给定一棵二叉树的根节点 root,返回其节点值的前序遍历结果。前序遍历的顺序是「根节点 → 左子树 → 右子树」,遵循 "根 - 左 - 右" 的递归逻辑。

解题思路

前序遍历的核心是先访问根节点,再遍历左子树,最后遍历右子树。主要有两种实现方式:

1. 递归法

直接按照 "根 - 左 - 右" 的顺序递归遍历:

  1. 访问当前根节点
  2. 递归遍历左子树
  3. 递归遍历右子树

2. 迭代法

使用栈来模拟递归过程:

  1. 将根节点入栈
  2. 当栈不为空时,弹出栈顶节点并访问
  3. 先将右子节点入栈(因为栈是后进先出)
  4. 再将左子节点入栈
  5. 重复步骤 2-4 直到栈为空
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/**
* Definition for a binary tree node.
* 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:
// 方法1:递归实现
vector<int> preorderTraversal1(TreeNode* root) {
vector<int> result;
preorderRecursive(root, result);
return result;
}

// 方法2:迭代实现
vector<int> preorderTraversal2(TreeNode* root) {
vector<int> result;
if (root == nullptr) return result;

stack<TreeNode*> st;
st.push(root);

while (!st.empty()) {
// 弹出栈顶节点并访问
TreeNode* node = st.top();
st.pop();
result.push_back(node->val);

// 先右后左入栈,保证左子树先处理
if (node->right != nullptr) {
st.push(node->right);
}
if (node->left != nullptr) {
st.push(node->left);
}
}

return result;
}

// 为了提交方便,这里用方法2作为默认实现
vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
return preorderTraversal2(root);
}

private:
// 递归辅助函数
void preorderRecursive(TreeNode* root, vector<int>& result) {
if (root == nullptr) return;

result.push_back(root->val); // 访问根节点
preorderRecursive(root->left, result); // 遍历左子树
preorderRecursive(root->right, result); // 遍历右子树
}
};