二叉树的序列化与反序列化
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题目描述
序列化是将一个数据结构或者对象转换为连续的比特位的操作,进而可以将转换后的数据存储在一个文件或者内存中,同时也可以通过网络传输到另一个计算机环境,采取相反方式重构得到原数据。
请设计一个算法来实现二叉树的序列化与反序列化。这里不限定你的序列 / 反序列化算法执行逻辑,你只需要保证一个二叉树可以被序列化为一个字符串并且将这个字符串反序列化为原始的树结构。
提示: 输入输出格式与 LeetCode 目前使用的方式一致,详情请参阅 LeetCode 序列化二叉树的格式。你并非必须采取这种方式,你也可以采用其他的方法解决这个问题。
示例 1:

输入:root = [1,2,3,null,null,4,5] 输出:[1,2,3,null,null,4,5]
示例 2:
输入:root = [] 输出:[]
示例 3:
输入:root = [1] 输出:[1]
示例 4:
输入:root = [1,2] 输出:[1,2]
提示:
- 树中结点数在范围
[0, 104]
内 -1000 <= Node.val <= 1000
代码结果
运行时间: 45 ms, 内存: 18.2 MB
/*
题目思路:
1. 序列化:使用先序遍历将二叉树转化为字符串,利用Stream的功能化简代码。
2. 反序列化:使用Stream和递归还原二叉树。
*/
import java.util.*;
import java.util.stream.*;
public class Codec {
// 序列化二叉树为字符串
public String serialize(TreeNode root) {
if (root == null) return "null";
return Stream.of(root.val, serialize(root.left), serialize(root.right))
.map(String::valueOf)
.collect(Collectors.joining(","));
}
// 反序列化字符串为二叉树
public TreeNode deserialize(String data) {
Queue<String> queue = new LinkedList<>(Arrays.asList(data.split(",")));
return buildTree(queue);
}
// 辅助方法:递归构建二叉树
private TreeNode buildTree(Queue<String> queue) {
String val = queue.poll();
if (val.equals("null")) return null;
TreeNode node = new TreeNode(Integer.parseInt(val));
node.left = buildTree(queue);
node.right = buildTree(queue);
return node;
}
}
解释
方法:
该题解采用层次遍历(BFS)的方式进行二叉树的序列化与反序列化。对于序列化,从根节点开始,使用队列存储每层的节点,依次将节点的值转为字符串,若节点为空则存储为'null'。结果存储为一个由逗号分隔的字符串,外围用方括号包裹。反序列化时,将字符串转换回二叉树。首先将除去方括号的字符串按逗号分隔成数组,然后使用一个队列来按层次重建树结构。每次从队列中取出一个节点作为父节点,然后读取数组中的两个值,分别设置为左右子节点,若值为'null'则对应子节点为空。这样,通过数组的顺序和队列中节点的顺序可以正确重建整个树结构。
时间复杂度:
O(n)
空间复杂度:
O(n)
代码细节讲解
🦆
在序列化过程中,为什么选择层次遍历(BFS)而不是深度优先遍历(DFS)如前序、中序或后序遍历?
▷🦆
在反序列化过程中,如果输入字符串格式错误或者数据不完整,该算法如何处理这种异常情况?
▷🦆
为什么在序列化的结果字符串中使用'null'来表示空节点,而不是省略这些节点?
▷相关问题
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, 104]
0 <= Node.val <= 104
- 题目数据 保证 输入的树是一棵二叉搜索树。
寻找重复的子树
给你一棵二叉树的根节点 root
,返回所有 重复的子树 。
对于同一类的重复子树,你只需要返回其中任意 一棵 的根结点即可。
如果两棵树具有 相同的结构 和 相同的结点值 ,则认为二者是 重复 的。
示例 1:
输入:root = [1,2,3,4,null,2,4,null,null,4] 输出:[[2,4],[4]]
示例 2:
输入:root = [2,1,1] 输出:[[1]]
示例 3:
输入:root = [2,2,2,3,null,3,null] 输出:[[2,3],[3]]
提示:
- 树中的结点数在
[1, 5000]
范围内。 -200 <= Node.val <= 200