二叉树遍历- 颜色标记法

[chaojun-zhang]

官方题解中介绍了三种方法来完成树的中序遍历，包括：

• 递归

• 借助栈的迭代方法

• 莫里斯遍历

在树的深度优先遍历中（包括前序、中序、后序遍历），递归方法最为直观易懂，但考虑到效率，我们通常不推荐使用递归。

栈迭代方法虽然提高了效率，但其嵌套循环却非常烧脑，不易理解，容易造成“一看就懂，一写就废”的窘况。而且对于不同的遍历顺序（前序、中序、后序），循环结构差异很大，更增加了记忆负担。

因此，我在这里介绍一种“颜色标记法”（瞎起的名字……），兼具栈迭代方法的高效，又像递归方法一样简洁易懂，更重要的是，这种方法对于前序、中序、后序遍历，能够写出完全一致的代码。

核心思想如下：

• 使用颜色标记节点的状态，新节点为白色，已访问的节点为灰色。

• 如果遇到的节点为白色，则将其标记为灰色，然后将其右子节点、自身、左子节点依次入栈。

• 如果遇到的节点为灰色，则将节点的值输出。

使用这种方法实现的中序遍历如下：

class Solution {
    class ColorNode {
        TreeNode node;
        String color;
        
        public ColorNode(TreeNode node,String color){
            this.node = node;
            this.color = color;
        }
    }
    public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
        if(root == null) return new ArrayList<Integer>();
            
        List<Integer> res = new ArrayList<>();
        Stack<ColorNode> stack = new Stack<>();
        stack.push(new ColorNode(root,"white"));
        
        while(!stack.empty()){
            ColorNode cn = stack.pop();
            
            if(cn.color.equals("white")){
                if(cn.node.right != null) {
                  stack.push(new ColorNode(cn.node.right,"white"));
                }
                stack.push(new ColorNode(cn.node,"gray"));
                if(cn.node.left != null){
                    stack.push(new ColorNode(cn.node.left,"white"));
                }
            }else{
                res.add(cn.node.val);
            }
        }
        
        return res;
    }
}