[LeetCode]（面试题32 - II）从上到下打印二叉树 II

题目

从上到下按层打印二叉树，同一层的节点按从左到右的顺序打印，每一层打印到一行。

例如:
给定二叉树: [3,9,20,null,null,15,7],

    3
   / \
  9  20
    /  \
   15   7

返回其层次遍历结果：

[
  [3],
  [9,20],
  [15,7]
]

提示：

1. 节点总数 <= 1000

解题思路

二叉树的“从上至下”打印（即按层打印），又称为二叉树的层次遍历，可以通过 BFS 来实现，而 BFS 又通常借助队列来实现。

算法步骤：

• 1）特例处理：当树的根节点为空，则直接返回空列表 [] ；
• 2）初始化：结果列表 res = [] ，包含根节点的队列 queue = [root] ；
• 3）进入 BFS 循环：当队列 queue 不为空时进入循环：
  • 3.1）新建一个临时列表 tmp ，用于存储当前层打印结果；
  • 3.2）打印当前层节点，循环次数为当前层节点数（即队列 queue 长度）：
    • 3.2.1）队首元素出队，记为 cur；
    • 3.2.2）打印：将 cur.val 添加至列表 tmp 尾部；
    • 3.2.3）添加子节点：若 cur 的左（右）子节点不为空，则将左（右）子节点分别加入队列 queue ；
  • 3.3）将当前层结果 tmp 添加入 res 。
• 4）返回值：返回结果列表 res 即可。

复杂度分析：
时间复杂度：O(N)：N 为二叉树的节点数量，即 BFS 需循环 N 次。
空间复杂度：O(N)：最差情况下，即当树为平衡二叉树时，最多有 N/2 个树节点同时在 queue 中，需要 O(N) 大小的额外空间。

代码

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        Deque<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        if(root == null){
            return res;
        }
        queue.offer(root);
        while(!queue.isEmpty()){
            // 本层节点数
            int n = queue.size();
            List<Integer> tmp = new ArrayList<>();
            for(int i=0; i<n; i++){
                TreeNode cur = queue.poll();
                tmp.add(cur.val);
                if(cur.left != null){
                    queue.offer(cur.left);
                }
                if(cur.right != null){
                    queue.offer(cur.right);
                }
            }
            res.add(tmp);
        }
        return res;
    }
}