解读LeetCode 449：序列化和反序列化二叉搜索树的精妙艺术

2024-01-07 13:32:36

导言：

二叉搜索树（BST）是一种高效的数据结构，以其快速搜索和插入操作而闻名。在计算机科学中，能够有效地序列化和反序列化二叉搜索树至关重要，这使我们能够在需要时保存和恢复它们。

序列化：

序列化是将BST转换为一维字节流或文本表示的过程。在LeetCode 449中，我们使用先序遍历来完成此任务。对于每个节点，我们记录其值（如果存在），否则记录一个特殊字符来表示空指针。使用Java，我们可以使用以下代码：

public String serialize(TreeNode root) {
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    serializeHelper(root, sb);
    return sb.toString();
}

private void serializeHelper(TreeNode root, StringBuilder sb) {
    if (root == null) {
        sb.append("N,");
        return;
    }
    sb.append(root.val + ",");
    serializeHelper(root.left, sb);
    serializeHelper(root.right, sb);
}

在C++中，我们可以使用类似的方法：

string serialize(TreeNode* root) {
    string res;
    serializeHelper(root, res);
    return res;
}

void serializeHelper(TreeNode* root, string& res) {
    if (root == nullptr) {
        res += "N,";
        return;
    }
    res += to_string(root->val) + ",";
    serializeHelper(root->left, res);
    serializeHelper(root->right, res);
}

反序列化：

反序列化是将序列化表示还原为原始BST的过程。我们使用先序遍历来重构树。我们将序列化字符串分成令牌，然后递归地根据这些令牌重建树。

public TreeNode deserialize(String data) {
    String[] tokens = data.split(",");
    return deserializeHelper(tokens, 0);
}

private TreeNode deserializeHelper(String[] tokens, int index) {
    if (index >= tokens.length || tokens[index].equals("N")) {
        return null;
    }
    int val = Integer.parseInt(tokens[index]);
    TreeNode root = new TreeNode(val);
    root.left = deserializeHelper(tokens, index + 1);
    root.right = deserializeHelper(tokens, index + 2);
    return root;
}

TreeNode* deserialize(string& data) {
    vector<string> tokens;
    stringstream ss(data);
    string token;
    while (getline(ss, token, ',')) {
        tokens.push_back(token);
    }
    return deserializeHelper(tokens, 0);
}

TreeNode* deserializeHelper(vector<string>& tokens, int& index) {
    if (index >= tokens.size() || tokens[index] == "N") {
        return nullptr;
    }
    int val = stoi(tokens[index++]);
    TreeNode* root = new TreeNode(val);
    root->left = deserializeHelper(tokens, index);
    root->right = deserializeHelper(tokens, index);
    return root;
}