leetcode第102题，二叉树的层次遍历，java实现

一、迭代法

使用队列来记录层序遍历过程，借用队列先入先出特性，通过迭代实现层序遍历。

运行结果

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代码与注释

class Solution {
    public List> levelOrder(TreeNode root) {
        List> ans = new ArrayList>();
        Queue queue = new LinkedList<>();

        // 如果树为空，返回一个空Array
        if (root == null) return ans;
        // 把根节点加入到队列
        queue.add(root);
        // 记录当前是第几层
        int levels = 0;
        while (!queue.isEmpty())
        {
            // 新加一行
            ans.add(new ArrayList());
            // 获取每层的数据长度
            int len = queue.size();

            // 遍历每层数据，将当前层数据存储，同时将下层数据加入队列
            for (int i = 0; i < len; i++)
            {
                // 元素出队列
                TreeNode node = queue.remove();
                // 记录元素的值
                ans.get(levels).add(node.val);

                // 将下一层数据加入队列
                if (node.left != null) queue.add(node.left);
                if (node.right != null) queue.add(node.right);
            }
            levels ++;
        }
        return ans;
    }
}

做题体会

1. 时间复杂度：O(N)，需要遍历每个节点。
2. 空间复杂度：O(N+k)，开了一个空间为N的ArrayList存储层序遍历结果，额外还开了一个队列记录每层的节点，最多节点一层的节点数为k。
3. 最外层循环条件是队列不为空，通过读取队列的size，知道该层需要存储到结果数组中的节点数。巧妙之处在于，在for循环中将队列中的node弹出记录取值后，再将弹出节点的下一层的左右非空节点加入到队列中。for循环保证了该层的所有节点都能遍历到，进for循环前读取到的队列长度len，保证了存储的每层元素个数的正确性。levels记录了当前是第几层。如此实现了迭代遍历。
4. 二叉树的层序遍历属于广度优先搜索（BFS）。
5. 合理利用队列先入先出的性质，可以将某层元素从左至右全部入队，保证了出队的次序一定为从左至右，在出队过程中，可以将下一层的元素入队，从而实现了迭代。