【DLR】序列化二叉树

面试题37:序列化二叉树

请实现两个函数，分别用来序列化和反序列化二叉树。

前序、中序、后序三种遍历，任意一个都不能唯一确定一颗二叉树。可以用中序遍历序列和另外两个里的任意一个来确定(用前和后不能唯一确定)，但是这样也必须要所有数据都读出来。

如果序列化从根开始，那么反序列化在根节点从磁盘读出来的时候也就可以开始了，可以用前序遍历+记录空的方式，只要nullptr也被记录下来，一个前序遍历序列就能唯一确定二叉树了。

#include<bits/stdc++.h>
#include "../Utilities/BinaryTree.h"
using namespace std;

//传入二叉(子)树的树根,传入反复使用的输出流的引用
void Serialize(const BinaryTreeNode* pRoot, ostream& stream) {
    if(pRoot == nullptr) {//如果这个结点为空
        stream << "$,";//那么也要使用一个特殊记号记录,写入输出流
        return;//空结点没有左右子树,直接返回
    }
    //至此,非空,将其结点的值写入输出流
    stream << pRoot->m_nValue << ',';
    //前序遍历:中-左-右,分别对其左右子树做序列化
    //有别于以前的那些题,这里刻意不做非空校验,因为空也要被序列化记录!
    Serialize(pRoot->m_pLeft, stream);
    Serialize(pRoot->m_pRight, stream);
}

//从输入流中尝试读取一个数字,按地址写回
//返回是否成功读取并写回了这样一个数字
bool ReadStream(istream& stream, int* number) {
    if(stream.eof())//如果已经到了输入流结尾
        return false;//不用读了,读不出

    char buffer[32];//用于存储读出来的数据
    buffer[0] = '\0';//开头设为'\0'结束符,这样如果没读出东西也能正常结束

    char ch;
    stream >> ch;//从输入流中读入一个字符
    int i = 0;//游标还是从0开始,如果读出有效字符会覆盖掉前面的'\0'
    //只要没读完输入流,并且没读出的不是分隔符,就一直往下读
    while(!stream.eof() && ch != ',') {
        buffer[i++] = ch;
        stream >> ch;
    }
    //至此,可能已经读出了一些数据,检测是否为数字
    //注意,如果没读出数字,buffer中开头就是'\0'结束符
    bool isNumeric = false;
    //如果读出了有效的字符(i>0),并且读出的不是空结点(buffer[0]!='$')
    if(i > 0 && buffer[0] != '$') {
        *number = atoi(buffer);//把字符串转换成整形,按地址存入
        isNumeric = true;
    }
    //其实直接在if里return true,在if外面return false就好了
    //没必要如此搞个变量记录,这里还是保留作者的写法
    return isNumeric;
}


//递归函数,传入二叉(子)树根结点指针变量的地址,输入流的引用
//对输入流中的东西进行反序列化写入根节点指针中,形成二叉树
void Deserialize(BinaryTreeNode** pRoot, istream& stream) {
    int number;//当前读取到的数字
    //如果能从输入流中成功读取出一个数字到number里
    if(ReadStream(stream, &number)) {
        //说明这次读到了一个真实存在的结点
        //为当前节点分配空间,这里*pRoot就是当前结点的指针(二级指针取了一次地址)
        *pRoot = new BinaryTreeNode();
        //设置值
        (*pRoot)->m_nValue = number;
        //因为是前序遍历,左右子树还在输入流里没读出来,先设置为空
        (*pRoot)->m_pLeft = nullptr;
        (*pRoot)->m_pRight = nullptr;
        //对其左右子树分别反序列化,下面分析一下第一个参数怎么回事
        //这里"(*pRoot)"是取本结点的指针变量
        //然后"->m_pLeft"获取其左孩子域指针
        //然后再取"&"也就得到了本节点的左孩子域指针的地址,可以传入递归函数了
        Deserialize(&((*pRoot)->m_pLeft), stream);
        Deserialize(&((*pRoot)->m_pRight), stream);
    }
}

//            8
//        6      10
//       5 7    9  11
int main() {
    //建立一棵二叉树
    BinaryTreeNode* pNode8 = CreateBinaryTreeNode(8);
    BinaryTreeNode* pNode6 = CreateBinaryTreeNode(6);
    BinaryTreeNode* pNode10 = CreateBinaryTreeNode(10);
    BinaryTreeNode* pNode5 = CreateBinaryTreeNode(5);
    BinaryTreeNode* pNode7 = CreateBinaryTreeNode(7);
    BinaryTreeNode* pNode9 = CreateBinaryTreeNode(9);
    BinaryTreeNode* pNode11 = CreateBinaryTreeNode(11);
    ConnectTreeNodes(pNode8, pNode6, pNode10);
    ConnectTreeNodes(pNode6, pNode5, pNode7);
    ConnectTreeNodes(pNode10, pNode9, pNode11);
    //输出看一下
    BinaryTreeNode* pRoot=pNode8;
    PrintTree(pRoot);
    //将其序列化到文件中
    //[勘误]作者原来写的是char* fileName,这不是C++该有的用法
    char fileName[] = "test.txt"; 
    ofstream fileOut;//ofstream即Output File Stream文件输出流
    //ofstream也是ostream的一种,可以直接传入
    fileOut.open(fileName);//打开文件
    Serialize(pRoot, fileOut);//序列化
    fileOut.close();//关闭文件
    //序列化完成后立即将它在从内存中销毁
    DestroyTree(pNode8);

    //此时,内存中已经没有这棵树了
    cout<<"--------------------------------"<<endl;

    //从文件中反序列化
    ifstream fileIn2;//ifstream即Iutput File Stream文件读入流
    fileIn2.open(fileName);//打开文件 
    BinaryTreeNode* pNewRoot = nullptr;
    Deserialize(&pNewRoot, fileIn2);//读入,传入根节点指针的地址 
    fileIn2.close();//关闭文件 
    //输出看一下
    PrintTree(pNewRoot);
    //销毁 
    DestroyTree(pNewRoot);

    return 0;
}

【DLR】序列化二叉树

面试题37:序列化二叉树

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