449. 序列化和反序列化二叉搜索树

• 449. 序列化和反序列化二叉搜索树
• 一、题目
• • 1.题目描述
  • 2.基础框架
  • 3.解题思路
  • 4.知识点

原题链接：449. 序列化和反序列化二叉搜索树]

序列化是将数据结构或对象转换为一系列位的过程，以便它可以存储在文件或内存缓冲区中，或通过网络连接链路传输，以便稍后在同一个或另一个计算机环境中重建。

设计一个算法来序列化和反序列化 二叉搜索树 。 对序列化/反序列化算法的工作方式没有限制。 您只需确保二叉搜索树可以序列化为字符串，并且可以将该字符串反序列化为最初的二叉搜索树。

编码的字符串应尽可能紧凑。

示例 1：

输入：root = [2,1,3]
输出：[2,1,3]

示例 2：

输入：root = []
输出：[]

提示：

• 树中节点数范围是 [0, 10^4]
• 0 <= Node.val <= 10^4
• 题目数据 保证 输入的树是一棵二叉搜索树。

C++基础框架代码如下:

string serialize(TreeNode* root){
}

TreeNode* deserialize(string data){
}

• 题目分析

serialize()函数的实现思路：

1. 算法采用BFS，即按层序遍历的顺序访问二叉树的结点，并将结点的值由int类型转换为string类型保存到字符串res中，以" "为分隔符。
2. 如果当前访问到的是空结点，则以#表示并将#存储到字符串res中，注意#后面要追加
   分隔符" "。
3. 直到队列q为空时，说明二叉树遍历完所有结点，最终得到了序列化字符串res。

deserialize()函数的实现思路：

1. 该函数实现反序列化，也就是将按同一规则的序列化字符串还原成二叉搜索树，所谓的同一规则，也就是在上面serialize()函数中制定的，以" "为分隔符，#表示空结点，并且按层序遍历访问的规则。所以在同一规则的基础上，可以对二叉搜索树进行还原。
2. 将序列化字符串res中提取出每个访问到的结点所需要的值，这里是通过strtok()函数进行提取，只要以" "为分割符，就会得到原来结点的值，不过还需要将它从字符串转变为整型，所以需要使用atoi()函数。
3. 提取的值有两种情况，要么是表示空结点的#，要么是字符类型的数字，如果是#则跳过处理。
4. 如果当前token值不为#，表示该结点不为空结点，那么就将其左、右结点分别添加到队列中。
5. 当token为空时，即成功还原二叉搜索树。

• 实现代码：

  class Codec {
  public:
      // Encodes a tree to a single string.
      string serialize(TreeNode* root) {
          if (root == nullptr) return "";
          string res;
          queue q;
          q.push(root);
          while (!q.empty())
          {
              TreeNode* node = q.front();
              q.pop();
              if (node)
                  res.append(to_string(node->val) + " ");
              else
                  res.append("# ");
              if (node) 
              {
                  q.push(node->left);
                  q.push(node->right);
              }
          }
          return res;
      }
  
      // Decodes your encoded data to tree.
      TreeNode* deserialize(string data) {
          TreeNode* node = nullptr;
          TreeNode** dummy = &node;
          queue q;
          q.push(&node);
          char* token = strtok(const_cast(data.c_str()), " ");
          while (token)
          {
              int n = q.size();
              for (int j = 0; j < n; ++j)
              {
                  TreeNode** node = q.front();
                  q.pop();
                  if (strcmp(token, "#") != 0)
                  {
                      *node = new TreeNode(atoi(token));
                      q.push(&((*node)->left));
                      q.push(&((*node)->right));
                  }
                  token = strtok(nullptr, " ");
                  if (token == nullptr)
                      break;
              }
          }
          return *dummy;
      }
  };
  
  // Your Codec object will be instantiated and called as such:
  // Codec* ser = new Codec();
  // Codec* deser = new Codec();
  // string tree = ser->serialize(root);
  // TreeNode* ans = deser->deserialize(tree);
  // return ans;
  

• 二叉树的层次遍历
• 二叉树的创建
• 队列
• 字符串使用strtok()可指定分隔符进行截取。
• itoa()：将整型转换成字符串
• to_string()：将字符串转变成整型

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