[剑指Offer]32.从上向下打印二叉树

在面试中遇到了这道题，没上手写过答起来也是费劲，哎，真的是熟能生巧啊。
此题分为I，II，III，三道题，第一道题就是简单的层次遍历，后面两道是第一道题的衍生题，这个题倒是蛮适合做为面试题的。

I - 简单
从上到下打印出二叉树的每个节点，同一层的节点按照从左到右的顺序打印。

例如:
给定二叉树: [3,9,20,null,null,15,7]
3
/ \
9 20
/ \
15 7
返回：

[3,9,20,15,7]

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/cong-shang-dao-xia-da-yin-er-cha-shu-lcof

解题思路
二叉树的层次遍历，也就是广度优先遍历，只要用对辅助空间就很好解决，层次遍历很明显是先进先出，所以选队列就是没有错了。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public int[] levelOrder(TreeNode root) {
         Queue queue = new LinkedList<>();
         List treeLevel = new ArrayList();

        if(root == null)
            return new int[]{};

        queue.add(root);

        while(!queue.isEmpty()){
            TreeNode node = queue.poll();

            treeLevel.add(node.val);

            if(node.left != null) queue.offer(node.left);
            if(node.right != null) queue.offer(node.right);
        }

        int[] arr = new int[treeLevel.size()];
        
        for(int i=0; i

让我们来注意几个点：

1. Queue 只是接口，需要实现，因为我敲代码的时候没有用IDE，我说我要用LinkedList，他居然说直接用queue就可以了，真是汗。
2. Queue的remove()和poll()还有add()和offer()的区别就是前者会抛异常，后面只会返回false。
3. 遍历出来的node也要放在辅助的ArrayList里面

II. - 按每层打印 -中等 面试真题
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]
]

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/cong-shang-dao-xia-da-yin-er-cha-shu-ii-lcof

解题思路
LeetCode 比较好，至少给了返回参数类型 List>。 层次打印，无外乎就是每层放到一个List里面再汇总。面试的时候想到出队的节点再放到List里，但怎么也想不明白怎么循环了，卡住了，至少需要双层循环，但怎么循环才能让入队的子节点不算进来呢？思路就是从后向前循环，这个时候queue的长度还不包含出队的节点的子节点。

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

        if(root == null)
            return res;

        queue.add(root);

        while(!queue.isEmpty()){

            List tmp = new ArrayList();

            //从高向低循环是为了不遍历，新添加的子节点，
            //这个i是指一个count，没有index的作用
            for(int i = queue.size(); i>0; i--) {
                TreeNode node = queue.poll();

                tmp.add(node.val);

                if (node.left != null) queue.offer(node.left);
                if (node.right != null) queue.offer(node.right);
            }

            res.add(tmp);
        }

        return res;
    }
}

III. 之字形打印 - 中等
请实现一个函数按照之字形顺序打印二叉树，即第一行按照从左到右的顺序打印，第二层按照从右到左的顺序打印，第三行再按照从左到右的顺序打印，其他行以此类推。

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

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/cong-shang-dao-xia-da-yin-er-cha-shu-iii-lcof

解题思路
这个题又是上一个题的衍生题，之字形就是从前向后下一层再从过后向前，思路就是维护一个双向队列，奇数层从前出队，偶数层从后出队。

class Solution {
    public List> levelOrder(TreeNode root) {
        Deque queue = new ArrayDeque<>();
        List> res = new ArrayList<>();
        int level = 0;
        
        if(root == null)
            return res;
        
        queue.addFirst(root);
        
        while(!queue.isEmpty()){
           
            List tmp = new ArrayList<>();
            
            for(int i=queue.size(); i>0;i--){
                TreeNode node = (level%2==0)?queue.pollFirst():queue.pollLast();

                tmp.add(node.val);
                
                if(level%2==0){
                   if(node.left != null) queue.addLast(node.left);
                   if(node.right != null) queue.addLast(node.right);
                }else{
                    if(node.right != null) queue.addFirst(node.right);
                    if(node.left != null) queue.addFirst(node.left);                
                }
                
            }
            
            level++;
            res.add(tmp);
        }
        
        return res;
    }
}

注意

1. pollFirst() 和 addLast() 成对
2. 偶数层先add左孩子，奇数层先add右孩子
3. 第二层循环都是从后向前，避免循环新加的孩子节点