描述
序列化是将一个数据结构或者对象转换为连续的比特位的操作，进而可以将转换后的数据存储在一个文件或者内存中，同时也可以通过网络传输到另一个计算机环境，采取相反方式重构得到原数据。
请设计一个算法来实现二叉树的序列化与反序列化。这里不限定你的序列 / 反序列化算法执行逻辑，你只需要保证一个二叉树可以被序列化为一个字符串并且将这个字符串反序列化为原始的树结构。
提示: 输入输出格式与 LeetCode 目前使用的方式一致，详情请参阅 LeetCode 序列化二叉树的格式。你并非必须采取这种方式，你也可以采用其他的方法解决这个问题。
示例 1：
输入：root = [1,2,3,null,null,4,5]
输出：[1,2,3,null,null,4,5]
示例 2：
输入：root = []
输出：[]
示例 3：
输入：root = [1]
输出：[1]
示例 4：
输入：root = [1,2]
输出：[1,2]
提示：
树中结点数在范围 [0, 104] 内
-1000 <= Node.val <= 1000
来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode.cn/problems/serialize-and-deserialize-binary-tree
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题解
这道题让对二叉树进行序列化和去序列化的操作。序列化就是将一个数据结构或物体转化为一个位序列，可以存进一个文件或者内存缓冲器中，然后通过网络连接在相同的或者另一个电脑环境中被还原，还原的过程叫做去序列化。现在让序列化和去序列化一个二叉树，并给了例子。这题有两种解法，分别为先序遍历的递归解法和层序遍历的非递归解法。先来看先序遍历的递归解法，非常的简单易懂，需要接入输入和输出字符串流 istringstream 和 ostringstream，对于序列化，从根节点开始，如果节点存在，则将值存入输出字符串流，然后分别对其左右子节点递归调用序列化函数即可。对于去序列化，先读入第一个字符，以此生成一个根节点，然后再对根节点的左右子节点递归调用去序列化函数即可，参见代码如下：
class Codec {
public:
// Encodes a tree to a single string.
string serialize(TreeNode* root) {
ostringstream out;
serialize(root, out);
return out.str();
}
// Decodes your encoded data to tree.
TreeNode* deserialize(string data) {
istringstream in(data);
return deserialize(in);
}
private:
void serialize(TreeNode *root, ostringstream &out) {
if (root) {
out << root->val << ' ';
serialize(root->left, out);
serialize(root->right, out);
} else {
out << "# ";
}
}
TreeNode* deserialize(istringstream &in) {
string val;
in >> val;
if (val == "#") return nullptr;
TreeNode *root = new TreeNode(stoi(val));
root->left = deserialize(in);
root->right = deserialize(in);
return root;
}
};另一种方法是层序遍历的非递归解法，这种方法略微复杂一些，需要借助 queue 来做，本质是 BFS 算法，也不是很难理解，就是 BFS 算法的常规套路稍作修改即可，参见代码如下：
class Codec {
public:
// Encodes a tree to a single string.
string serialize(TreeNode* root) {
ostringstream out;
queue<TreeNode*> q;
if (root) q.push(root);
while (!q.empty()) {
TreeNode *t = q.front(); q.pop();
if (t) {
out << t->val << ' ';
q.push(t->left);
q.push(t->right);
} else {
out << "# ";
}
}
return out.str();
}
// Decodes your encoded data to tree.
TreeNode* deserialize(string data) {
if (data.empty()) return nullptr;
istringstream in(data);
queue<TreeNode*> q;
string val;
in >> val;
TreeNode *res = new TreeNode(stoi(val)), *cur = res;
q.push(cur);
while (!q.empty()) {
TreeNode *t = q.front(); q.pop();
if (!(in >> val)) break;
if (val != "#") {
cur = new TreeNode(stoi(val));
q.push(cur);
t->left = cur;
}
if (!(in >> val)) break;
if (val != "#") {
cur = new TreeNode(stoi(val));
q.push(cur);
t->right = cur;
}
}
return res;
}
};
