二叉树的序列化和反序列化二叉树的序列化和反序列化

序列化的定义：
序列化（serialization）是指将数据结构或对象状态转换成可取用格式（例如存成文件，存于缓冲，或经由网络中发送），以留待后续在相同或另一台计算机环境中，能恢复原先状态的过程。依照序列化格式重新获取字节的结果时，可以利用它来产生与原始对象相同语义的副本。
从一系列字节提取数据结构的反向操作，是反序列化。
先序方式序列化和反序列化 1、先序方式序列化按先序遍历的方式，挨个将二叉树的各个节点，存储为一个以指定分隔符分隔的字符串，为空的节点也需要存储。

/** * 先序方式序列化 * * @author Java和算法学习：周一 */ public static Queue preSerial(Node head) { Queue ans = new LinkedList<>(); pre(head, ans); return ans; }private static void pre(Node head, Queue ans) { if (head == null) { ans.add(null); } else { ans.add(String.valueOf(head.value)); pre(head.left, ans); pre(head.right, ans); } }

2、先序方式反序列化按先序遍历的方式，挨个以指定分隔符切分之前的字符串，还原为原始二叉树。

/** * 先序方式反序列化 * * @author Java和算法学习：周一 */ public static Node buildByPre(Queue queue) { if (queue == null || queue.size() == 0) { return null; } return preB(queue); }private static Node preB(Queue queue) { String value = https://www.it610.com/article/queue.poll(); if (value == null) { return null; } Node head = new Node(Integer.parseInt(value)); head.left = preB(queue); head.right = preB(queue); return head; }

后序方式序列化和反序列化 1、后序方式序列化和反序列化和先序方式的思路和过程是一样的。 【二叉树的序列化和反序列化】需要注意的是在反序列化时，得先把原始序列化的顺序颠倒一下（颠倒后的顺序即是头右左），再以头右左的方式进行反序列化，因为要先有头才有孩子（先构造头才能构造孩子），这样反序列化的结果才是对的。

/** * 后序方式序列化 * * @author Java和算法学习：周一 */ public static Queue posSerial(Node head) { Queue ans = new LinkedList<>(); pos(head, ans); return ans; }public static void pos(Node head, Queue ans) { if (head == null) { ans.add(null); } else { pos(head.left, ans); pos(head.right, ans); ans.add(String.valueOf(head.value)); } }

/** * 后序方式反序列化 * * @author Java和算法学习：周一 */ public static Node buildByPos(Queue queue) { if (queue == null || queue.size() == 0) { return null; } Stack stack = new Stack<>(); while (!queue.isEmpty()) { stack.push(queue.poll()); } return posB(stack); }public static Node posB(Stack posStack) { String value = https://www.it610.com/article/posStack.pop(); if (value == null) { return null; } Node head = new Node(Integer.parseInt(value)); head.right = posB(posStack); head.left = posB(posStack); return head; }

2、为啥没有中序方式的序列化？二叉树无法通过中序遍历的方式实现序列化和反序列化，因为不同的两棵树，可能得到同样的中序序列，这时候就无法确定此中序序列代表哪个二叉树了。
按层方式序列化和反序列化 1、序列化（1）准备一个放结果的队列（放的是节点的字符串值），准备一个辅助队列（放的是节点）
（2）往结果队列放入头节点的值，往辅助队列放入头节点
（3）弹出辅助队列的头节点，
1）此节点左孩子不为空，往结果队列放入左孩子节点的值，往辅助队列放入左孩子；如果此节点左孩子为空，往结果队列放入null值，辅助队列不变。
2）此节点右孩子不为空，往结果队列放入右孩子节点的值，往辅助队列放入右孩子；如果此节点右孩子为空，往结果队列放入null值，辅助队列不变。
（4）一直执行第3步，直到辅助队列为空。

/** * 按层方式序列化 * * @author Java和算法学习：周一 */ public static Queue levelSerial(Node head) { Queue ans = new LinkedList<>(); if (head == null) { ans.offer(null); } else { // 往结果队列放入头节点的值 ans.add(String.valueOf(head.value)); // 准备一个辅助队列 Queue help = new LinkedList<>(); // 辅助队列放入头节点 help.offer(head); while (!help.isEmpty()) { Node current = help.poll(); // 辅助队列头节点的左孩子不为空 if (current.left != null) { // 往结果队列放左孩子的值 ans.offer(String.valueOf(current.left.value)); // 往辅助队列放左孩子 help.offer(current.left); } else { // 往结果队列放null，辅助队列不变 ans.offer(null); }// 右孩子同理 if (current.right != null) { ans.offer(String.valueOf(current.right.value)); help.offer(current.right); } else { ans.offer(null); } } } return ans; }

2、反序列化（1）从原队列弹出第一个值，反序列化生成头节点
（2）准备一个辅助队列（放的是节点），放入头节点
（3）弹出辅助队列的第一个节点current，从原队列里弹出一个值，反序列化做为current的左孩子；再从原队列里弹出一个值，反序列化做为current的右孩子
（4）current的左孩子不是空，则放入辅助队列；current的右孩子不是空，则放入辅助队列
（5）一直循环执行3、4步，直到辅助队列为空

/** * 按层方式反序列化 * * @author Java和算法学习：周一 */ public static Node buildByLevel(Queue queue) { if (queue == null || queue.size() == 0) { return null; } // 反序列化构建头节点 Node head = generateNode(queue.poll()); // 准备一个辅助队列 Queue help = new LinkedList<>(); // 防止队列里就只有一个null，如果队列里就只有一个null，则整个方法就直接结束了 if (head != null) { // 辅助队列放入头节点 help.offer(head); } Node current; while (!help.isEmpty()) { // 弹出辅助队列的第一个节点 current = help.poll(); // 反序列化构建左孩子 current.left = generateNode(queue.poll()); // 反序列化构建右孩子 current.right = generateNode(queue.poll()); if (current.left != null) { // 左孩子不为空，往辅助队列放入左孩子 help.offer(current.left); } if (current.right != null) { // 右孩子不为空，往辅助队列放入右孩子 help.offer(current.right); } } return head; }

本文所有代码地址：https://github.com/monday-pro/algorithm-study/blob/master/src/basic/binarytree/SerializeAndDeserializeTree.java