import java.util.HashMap;

import java.util.LinkedList;

import java.util.Map;

import java.util.Queue;

import java.util.Stack;  

/**

 *

 * @author kerryfish

 * JAVA实现二叉树的先序、中序、后序、层序遍历

 * 递归和非递归版本

 *

 */  

class Node{

    public int value;

    public Node left;

    public Node right;

    public Node(int v){

        this.value=v;

        this.left=null;

        this.right=null;

    }  

}

class BinaryTreeTraversal {

    /**

     * @param root 树根节点

     * 递归先序遍历

     */

    public static void preOrderRec(Node root){

        if(root!=null){

            System.out.println(root.value);

            preOrderRec(root.left);

            preOrderRec(root.right);

        }

    }

    /**

     * @param root 树根节点

     * 递归中序遍历

     */

    public static void inOrderRec(Node root){

        if(root!=null){

            preOrderRec(root.left);

            System.out.println(root.value);

            preOrderRec(root.right);

        }

    }

    /**

     * @param root 树根节点

     * 递归后序遍历

     */

    public static void postOrderRec(Node root){

        if(root!=null){

            preOrderRec(root.left);

            preOrderRec(root.right);

            System.out.println(root.value);

        }

    }

    /**

     *

     * @param root 树根节点

     * 利用栈实现循环先序遍历二叉树

     * 这种实现类似于图的深度优先遍历（DFS）

     * 维护一个栈，将根节点入栈，然后只要栈不为空，出栈并访问，接着依次将访问节点的右节点、左节点入栈。

     * 这种方式应该是对先序遍历的一种特殊实现（看上去简单明了），但是不具备很好的扩展性，在中序和后序方式中不适用

     */

    public static void preOrderStack_1(Node root){

        if(root==null)return;

        Stack<Node> s=new Stack<Node>();

        s.push(root);

        while(!s.isEmpty()){

            Node temp=s.pop();

            System.out.println(temp.value);

            if(temp.right!=null) s.push(temp.right);

            if(temp.left!=null) s.push(temp.left);

        }

    }

    /**

     *

     * @param root 树的根节点

     * 利用栈模拟递归过程实现循环先序遍历二叉树

     * 这种方式具备扩展性，它模拟递归的过程，将左子树点不断的压入栈，直到null，然后处理栈顶节点的右子树

     */

    public static void preOrderStack_2(Node root){

        if(root==null)return;

        Stack<Node> s=new Stack<Node>();

        while(root!=null||!s.isEmpty()){

            while(root!=null){

                System.out.println(root.value);

                s.push(root);//先访问再入栈

                root=root.left;

            }

            root=s.pop();

            root=root.right;//如果是null，出栈并处理右子树

        }

    }

    /**

     *

     * @param root 树根节点

     * 利用栈模拟递归过程实现循环中序遍历二叉树

     * 思想和上面的preOrderStack_2相同，只是访问的时间是在左子树都处理完直到null的时候出栈并访问。

     */

    public static void inOrderStack(Node root){

        if(root==null)return;

        Stack<Node> s=new Stack<Node>();

        while(root!=null||!s.isEmpty()){

            while(root!=null){

                s.push(root);//先访问再入栈

                root=root.left;

            }

            root=s.pop();

            System.out.println(root.value);

            root=root.right;//如果是null，出栈并处理右子树

        }

    }

    /**

     *

     * @param root 树根节点

     * 后序遍历不同于先序和中序，它是要先处理完左右子树，然后再处理根(回溯)，所以需要一个记录哪些节点已经被访问的结构(可以在树结构里面加一个标记)，这里可以用map实现

     */

    public static void postOrderStack(Node root){

        if(root==null)return;

        Stack<Node> s=new Stack<Node>();

        Map<Node,Boolean> map=new HashMap<Node,Boolean>();

        s.push(root);

        while(!s.isEmpty()){

            Node temp=s.peek();

            if(temp.left!=null&&!map.containsKey(temp.left)){

                temp=temp.left;

                while(temp!=null){

                    if(map.containsKey(temp))break;

                    else s.push(temp);

                    temp=temp.left;

                }

                continue;

            }

            if(temp.right!=null&&!map.containsKey(temp.right)){

                s.push(temp.right);

                continue;

            }

            Node t=s.pop();

            map.put(t,true);

            System.out.println(t.value);

        }

    }

    /**

     *

     * @param root 树根节点

     * 层序遍历二叉树，用队列实现，先将根节点入队列，只要队列不为空，然后出队列，并访问，接着讲访问节点的左右子树依次入队列

     */

    public static void levelTravel(Node root){

        if(root==null)return;

        Queue<Node> q=new LinkedList<Node>();

        q.add(root);

        while(!q.isEmpty()){

            Node temp =  q.poll();

            System.out.println(temp.value);

            if(temp.left!=null)q.add(temp.left);

            if(temp.right!=null)q.add(temp.right);

        }

    }

}