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前言

一、序列化二叉树

二、反序列化二叉树

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前言

题目链接：LCR 048. 二叉树的序列化与反序列化 - 力扣（LeetCode）

题目：

请设计一个算法将二叉树序列化成一个字符串，并能将该字符串反序列化出原来的二叉树。

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一、序列化二叉树

先考虑如何将二叉树序列化为一个字符串。需要逐个遍历二叉树的每个节点，每遍历到一个节点就将节点的值序列化到字符串中。以前序遍历的顺序遍历二叉树最适合序列化。如果采用前序遍历的顺序，那么二叉树的根节点最先序列化到字符串中，然后是左子树，最后是右子树。这样做的好处是在反序列化时最方便，从字符串中读出的第 1 个数值一定是根节点的值。

实际上，只是把节点的值序列化到字符串中是不够的。

1. 首先，要用一个分隔符（如逗号）把不同的节点分隔开。

2. 其次，还有考虑如何才能在反序列化的时候构造不同结构的二叉树。例如，下图 (a) 和下图 (b) 中的二叉树都有 5 个节点，并且每个节点的值都是 6。如果只把节点的值序列化到字符串，那么序列化这两棵二叉树的结果将是相同的。如果这样，反序列化的时候就不能构建不同结构的二叉树。

   

   应该如何区分上图 (a) 和上图 (b) 中的两棵二叉树？上图 (a) 中二叉树的第 2 层第 2 个节点的两个子节点均为 nullptr，而上图 (b) 中二叉树的第 2 层第 1 个节点的两个子节点均为 nullptr。也就是说，尽管 nullptr 节点通常没有在图上画出来，但它们对树的结构是至关重要的。因此，应该把 nullptr 节点序列化成一个特殊的字符串。如果把 nullptr 节点序列化成 "#"，那么上图 (a) 中的二叉树用前序遍历将被序列化成字符串 "6,6,6,#,#6,#,#,6,#,#"，而上图 (b) 中的二叉树将被序列化成字符串 "6,6,#,#,6,6,#,#,6,#,#"。

序列化二叉树的参考代码如下所示：

string serialize(TreeNode* root)
{if (root == nullptr)return "#";return to_string(root->val) + ","+ serialize(root->left) + ","+ serialize(root->right);
}

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二、反序列化二叉树

接着考虑反序列化。由于把二叉树序列化成一个以逗号作为分隔符的字符串，因此可以根据分隔符把字符串分隔成若干子字符串，每个子字符串对应二叉树的一个节点。如果一个节点为 nullptr，那么它和 "#" 对应；否则这个节点将和一个表示它的值的子字符串对应。

如果用前序遍历序列化二叉树，那么分隔后的第 1 个字符串对应的就是二叉树的根节点，因此可以先根据这个字符串构建出二叉树的根节点，然后先后反序列化二叉树的左子树和右子树。在反序列化它的左子树和右子树时可以采用类似的方法，也就是说，可以调用递归函数解决反序列化子树的问题。

递归地反序列化二叉树的参考代码如下所示：

TreeNode* CreateBiTree(const vector<string>& v, int* pi)
{if (v[*pi] == "#"){++(*pi);return nullptr;}TreeNode* root = new TreeNode(stoi(v[(*pi)++]));root->left = CreateBiTree(v, pi);root->right = CreateBiTree(v, pi);return root;
}
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TreeNode* deserialize(string data)
{vector<string> v;size_t pos = 0;size_t ret;while ((ret = data.find(",", pos)) != string::npos){v.push_back(data.substr(pos, ret - pos));pos = ret + 1;}v.push_back(data.substr(pos));
​int i = 0;return CreateBiTree(v, &i);
}