经典算法模板-层次遍历、广度优先搜索

层序遍历是非常常用的模板。它的思想和广度优先搜索类似。用到了栈，在leetcode中，有很多变种。

def level_order(root):

    levels = []
    if not root:
        return []
    cur_level = list()
    cur_level.append(root)
    while len(cur_level) > 0:
        cur_eles = []
        next_level = []
        for node in cur_level:
            cur_eles.append(node.val)
            if node.left:
                next_level.append(node.left)
            if node.right:
                next_level.append(node.right)
        levels.append(cur_eles)
        cur_level = next_level
    return levels

变种1. 117. 填充每个节点的下一个右侧节点指针 II
采用层序遍历的思想，但空间复杂度仅为O(h)。其中h为树的高度。最坏时为O(n).可以优化不建立pre节点，空间复杂度为O(1).

class Solution:
    def connect(self, root: 'Node') -> 'Node':
        level_head = root
        while level_head:
            pre = next_head = Node(0)
            cur = level_head
            while cur:
                if cur.left:
                    pre.next = cur.left
                    pre = pre.next
                if cur.right:
                    pre.next = cur.right
                    pre = pre.next
                cur = cur.next
            level_head = next_head.next
        return root

若是满二叉树，则还有一种拉链法。实现特别优雅。基本思想是将二叉树分为左右两半，先将左右两半中最靠近的节点相连。采用先序遍历。

def connect(self, root: 'Node') -> 'Node':
    # 拉链法解法、很优雅
    if not root:
        return None
    left = root.left
    right = root.right
    while left:
        left.next = right
        left = left.right
        right = right.left
    self.connect(root.left)
    self.connect(root.right)
    return root