144. Binary Tree Preorder Traversal

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

For example:

Given binary tree 

{1,#,2,3}

,

1
\
2
/
3

return 

[1,2,3]

.

Note: Recursive
solution is trivial, could you do it iteratively?（递归无效，使用迭代方法）

树的遍历有两类：深度优先遍历和宽度优先遍历。深度优先遍历又可分为两种：先根（次序）
遍历和后根（次序）遍历。
树的先根遍历是：先访问树的根结点，然后依次先根遍历根的各棵子树。树的先跟遍历的结果
与对应二叉树（孩子兄弟表示法）的先序遍历的结果相同。
树的后根遍历是：先依次后根遍历树根的各棵子树，然后访问根结点。树的后跟遍历的结果与
对应二叉树的中序遍历的结果相同。
二叉树的先根遍历有：
先序遍历 (root->left->right)，root->right->left；

后根遍历有：后序遍历(left->right->root)，right->left->root；

二叉树还有个一般的树没有的遍历次序，中序遍历
(left->root->right)。

递归遍历（对本题目无效，如果没限制可以使用）

/**
* Definition for a binary tree node.
* struct TreeNode {
*     int val;
*     TreeNode *left;
*     TreeNode *right;
*     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
* };
*/
class Solution {
public:
void preOrderTraversal(vector<int>& vi,TreeNode* root)
{
vi.push_back(root->val);
if(root->left) preOrderTraversal(vi,root->left);
if(root->right) preOrderTraversal(vi,root->right);
return;
}
vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
vector<int> vi;
if(!root) return vi;
preOrderTraversal(vi,root);
return vi;
}
};

不使用递归的方法：
使用栈，时间复杂度O(n)，空间复杂度O(n)

/**
* Definition for a binary tree node.
* struct TreeNode {
*     int val;
*     TreeNode *left;
*     TreeNode *right;
*     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
* };
*/
class Solution {
public:
vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
vector<int> vi;
if(!root) return vi;
stack<TreeNode* > st;
st.push(root);
while(!st.empty())
{
TreeNode* cur_node=st.top();
st.pop();
vi.push_back(cur_node->val);
if(cur_node->right) st.push(cur_node->right);
if(cur_node->left) st.push(cur_node->left);
}
return vi;
}
};

Morris先序遍历，时间复杂度O(n)，空间复杂度O(1)

/**
* Definition for a binary tree node.
* struct TreeNode {
* int val;
* TreeNode *left;
* TreeNode *right;
* TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
* };
*/
class Solution {
public:
vector<int> preorderTraversal(TreeNode *root) {
vector<int> result;
TreeNode *cur, *prev;
cur = root;
while (cur != nullptr)
{
if (cur->left == nullptr)
{
result.push_back(cur->val);
prev = cur; /* cur 刚刚被访问过 */
cur = cur->right;
}
else
{
/* 查找前驱 */
TreeNode *node = cur->left;
while (node->right != nullptr && node->right != cur)
node = node->right;
if (node->right == nullptr)
{ /* 还没线索化，则建立线索 */
result.push_back(cur->val); /* 仅这一行的位置与中序不同 */
node->right = cur;
prev = cur; /* cur 刚刚被访问过 */
cur = cur->left;
}
else
{ /* 已经线索化，则删除线索 */
node->right = nullptr;
/* prev = cur; 不能有这句， cur 已经被访问 */
cur = cur->right;
}
}
}
return result;
}
};