剑指offer：序列化和反序列化二叉树

题目描述

请实现两个函数，分别用来序列化和反序列化二叉树

二叉树的序列化是指：把一棵二叉树按照某种遍历方式的结果以某种格式保存为字符串，从而使得内存中建立起来的二叉树可以持久保存。序列化可以基于先序、中序、后序、层序的二叉树遍历方式来进行修改，序列化的结果是一个字符串，序列化时通过 某种符号表示空节点（#），以 ！ 表示一个结点值的结束（value!）。
二叉树的反序列化是指：根据某种遍历顺序得到的序列化字符串结果str，重构二叉树。

例如，我们可以把一个只有根节点为1的二叉树序列化为"1,"，然后通过自己的函数来解析回这个二叉树

方法一：先序遍历实现

/*
struct TreeNode {
    int val;
    struct TreeNode *left;
    struct TreeNode *right;
    TreeNode(int x) :
            val(x), left(NULL), right(NULL) {
    }
};
*/
class Solution {
public:
    char* Serialize(TreeNode *root) {    
        if(!root){
            return "#";
        }
        string res = to_string(root->val);
        res.push_back(',');
        
        char* left = Serialize(root->left);
        char* right = Serialize(root->right);
        
        char* ret = new char[strlen(left)+strlen(right)+res.size()];
        // 如果是string类型，直接用operator +=, 这里char*需要用函数
        strcpy(ret, res.c_str());
        strcat(ret, left);
        strcat(ret, right);
        
        return ret;
    }
    
    TreeNode* deseri(char* &s){
        if(*s == '#'){
            ++s;
            return nullptr;
        }
        
        // 构造根节点值
        int num = 0;
        while(*s != ','){
            num = num*10 + (*s - '0');
            ++s;
        }
        ++s;
        //递归构造树
        TreeNode *root = new TreeNode(num);
        root->left = deseri(s);
        root->right = deseri(s);
        
        return root;
    }
    
    TreeNode* Deserialize(char *str) {
        return deseri(str);
    }
};

方法二：层次遍历实现

/*
struct TreeNode {
    int val;
    struct TreeNode *left;
    struct TreeNode *right;
    TreeNode(int x) :
            val(x), left(NULL), right(NULL) {
    }
};
*/
class Solution {
public:
    char* Serialize(TreeNode *root) {    
        string s;
        queue<TreeNode*> qt;
        qt.push(root);
        
        while(!qt.empty())
        {
            // pop operator
            TreeNode *node = qt.front();
            qt.pop();
            // process null node
            if(node == nullptr)
            {
                s.push_back('N');
                s.push_back(',');
                continue;
            }
            // process not null node
            s += to_string(node->val);
            s.push_back(',');
            // push operator
            qt.push(node->left);
            qt.push(node->right);
        }
        
        char *ret = new char[s.length() + 1];
        strcpy(ret, s.c_str());
        
        return ret;
    }
    
    TreeNode* Deserialize(char *str) {
        if(str == nullptr){
            return nullptr;
        }
        // 可用string成员函数
        string s(str);
        if(str[0] == '#'){
            return nullptr;
        }
        
        // 构造头结点
        queue<TreeNode*> nodes;
        TreeNode *ret = new TreeNode(atoi(s.c_str()));
        s = s.substr(s.find_first_of(',') + 1);
        nodes.push(ret);
        // 根据序列化字符串再层次遍历一遍，来构造树
        while(!nodes.empty() && !s.empty())
        {
            TreeNode *node = nodes.front();
            nodes.pop();
            if(s[0] == '#')
            {
                node->left = nullptr;
                s = s.substr(2);
            }
            else
            {
                node->left = new TreeNode(atoi(s.c_str()));
                nodes.push(node->left);
                s = s.substr(s.find_first_of(',')+1);
            }
            
            if(s[0] == '#')
            {
                node->right = nullptr;
                s = s.substr(2);
            }
            else
            {
                node->right = new TreeNode(atoi(s.c_str()));
                nodes.push(node->right);
                s = s.substr(s.find_first_of(',')+1);
            }
        }
        return ret;
    }
};