【LeetCode-面试经典150题-day17】

目录

173.二叉搜索树迭代器

222.完全二叉树的节点个数

199.二叉树的右视图

637.二叉树的层平均值

 102.二叉树的层序遍历

 103.二叉树的锯齿形层次遍历

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173.二叉搜索树迭代器

题意：

实现一个二叉搜索树迭代器类BSTIterator ，表示一个按中序遍历二叉搜索树（BST）的迭代器：

• BSTIterator(TreeNode root) 初始化 BSTIterator 类的一个对象。BST 的根节点 root 会作为构造函数的一部分给出。指针应初始化为一个不存在于 BST 中的数字，且该数字小于 BST 中的任何元素。
• boolean hasNext() 如果向指针右侧遍历存在数字，则返回 true ；否则返回 false 。
• int next()将指针向右移动，然后返回指针处的数字。

注意，指针初始化为一个不存在于 BST 中的数字，所以对 next() 的首次调用将返回 BST 中的最小元素。

你可以假设 next() 调用总是有效的，也就是说，当调用 next() 时，BST 的中序遍历中至少存在一个下一个数字。

【输入样例】

["BSTIterator", "next", "next", "hasNext", "next", "hasNext", "next", "hasNext", "next", "hasNext"] [[[7, 3, 15, null, null, 9, 20]], [], [], [], [], [], [], [], [], []]

【输出样例】

[null, 3, 7, true, 9, true, 15, true, 20, false]

解题思路：

对树进行中序遍历，存储节点信息在数组中，查询操作直接在数组中进行。

 class BSTIterator{
     private int idx;
     private List arr;
     public BSTIterator(TreeNode root){
         idx = 0;
         arr = new ArrayList();
         inOrder(root,arr);
     }

     public int next(){
        return arr.get(idx++);
     }

     public boolean hasNext(){
         return idx < arr.size();
     }

     private void inOrder(TreeNode node, List arr){
         if(node == null){
             return;
         }
         inOrder(node.left,arr);
         arr.add(node.val);
         inOrder(node.right,arr);
     }
 }

 /**
* 解法二，用栈，实时维护
class BSTIterator {
    private TreeNode cur;
    private Deque stack;
    public BSTIterator(TreeNode root) {
        cur = root;
        stack = new LinkedList();
    }
    
    public int next() {
        while(cur != null){
            stack.push(cur);
            cur = cur.left;
        }
        cur = stack.pop();
        int ret = cur.val;
        cur = cur.right;
        return ret;
    }
    
    public boolean hasNext() {
        return cur != null || !stack.isEmpty();
    }
}
 */

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222.完全二叉树的节点个数

题意：

给你一棵 完全二叉树 的根节点 root ，求出该树的节点个数。

完全二叉树 的定义如下：在完全二叉树中，除了最底层节点可能没填满外，其余每层节点数都达到最大值，并且最下面一层的节点都集中在该层最左边的若干位置。若最底层为第 h 层，则该层包含 1~ 2h 个节点。

进阶：遍历树来统计节点是一种时间复杂度为 O(n) 的简单解决方案。你可以设计一个更快的算法吗

【输入样例】root=[1,2,3,4,5,6]

【输出样例】6

解题思路：

根据二叉树的特点，我们可以先判断，从根节点出发，左子树最左分支遍历的深度是否等于右子树最右分支遍历的深度，如果相等，是一颗满二叉树，很好计算；

如果不等，意味着这不是满二叉树，分别递归左孩子，和右孩子，递归到某一深度一定会有左孩子或者右孩子为满二叉树，然后依然可以按照满二叉树情况来计算。

class Solution {
    public int countNodes(TreeNode root) {
        //满二叉树 2^高度 -1.（根节点的高度为0）
        if(root == null) return 0;
        TreeNode left = root.left;
        TreeNode right = root.right;
        int leftDepth =0,rightDepth = 0;
        while(left != null){
            left = left.left;
            ++leftDepth;
        }
        while(right != null){
            right = right.right;
            ++rightDepth;
        }
        if(rightDepth == leftDepth){
            return (2 << leftDepth) - 1;
        }
        //根节点记得要加上
        return countNodes(root.left) + countNodes(root.right) + 1;

    }
}

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199.二叉树的右视图

题意：

给定一个二叉树的 根节点 root，想象自己站在它的右侧，按照从顶部到底部的顺序，返回从右侧所能看到的节点值。

【输入样例】[1,2,3,null,5,null,4]

【输出样例】[1,3,4]

解题思路：

层次遍历，并且记录每一层的深度是多少，利用map存储第depth层的节点值，因为是从左到右进行层次遍历，所以map中key=depth时的value一定是这一层的最右节点。

class Solution {
    public List rightSideView(TreeNode root) {
       Map map = new HashMap();
       int max_depth = -1;
       Queue nodeQueue = new LinkedList();
       Queue depthQueue = new LinkedList();
       nodeQueue.add(root);
       depthQueue.add(0);//一个存节点信息，一个第几个节点

       while(!nodeQueue.isEmpty()){
           TreeNode node = nodeQueue.remove();
           int depth = depthQueue.remove();
           if(node != null){
               max_depth = Math.max(max_depth,depth);
               map.put(depth,node.val);//第depth层的最右侧节点

               nodeQueue.add(node.left);
               nodeQueue.add(node.right);
               depthQueue.add(depth+1);
               depthQueue.add(depth+1);

           }
       }
       List right = new ArrayList();
       for(int depth = 0; depth <= max_depth; ++depth){
           right.add(map.get(depth));
       }
       return right;
    }
}

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637.二叉树的层平均值

题意：

给定一个非空二叉树的根节点 root , 以数组的形式返回每一层节点的平均值。与实际答案相差 10-5 以内的答案可以被接受。

【输入样例】root = [3,9,20,null,null,15,7]

【输出样例】[3.00000,14.50000,11.00000]

解题思路：深度优先搜索，借助两个列表，统计每一层的节点数和节点值和。

class Solution {
    public List averageOfLevels(TreeNode root) {
        List nums = new ArrayList();
        List sums = new ArrayList();
        List avgs = new ArrayList();

        dfs(root,0,nums,sums);
        int size = nums.size();
        for(int i=0;i nums,List sums){
        if(root == null){
            return;
        }
        if(level < sums.size()){
            sums.set(level,sums.get(level) + root.val);
            nums.set(level,nums.get(level)+1);
        }else{
            sums.add(1.0 * root.val);
            nums.add(1);
        }
        dfs(root.left,level+1,nums,sums);
        dfs(root.right,level+1,nums,sums);
    }
}

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 102.二叉树的层序遍历

题意：

给你二叉树的根节点 root ，返回其节点值的 层序遍历 。 （即逐层地，从左到右访问所有节点）。

【输入样例】root = [3,9,20,null,null,15,7]

【输出样例】[[3],[9,20],[15,7]]

class Solution {
    public List> levelOrder(TreeNode root) {
        List> res = new ArrayList>();
        if(root == null) return res;

        Queue que = new LinkedList();//存储节点
        que.add(root);
        while(!que.isEmpty()){
            List temp = new ArrayList();//存储每一层的节点
            int depthSize = que.size();//当前层有多少个节点
            for(int i=1;i<=depthSize;++i){
                TreeNode node = que.poll();
                temp.add(node.val);
                if(node.left!=null){
                    que.add(node.left);
                }
                if(node.right != null){
                    que.add(node.right);
                }
            }
            res.add(temp);
        }
        return res;
    }
}

时间： 击败了91.04%

内存： 击败了27.87%

 103.二叉树的锯齿形层次遍历

题意：

给你二叉树的根节点 root ，返回其节点值的 锯齿形层序遍历 。（即先从左往右，再从右往左进行下一层遍历，以此类推，层与层之间交替进行）。

【输入样例】root = [3,9,20,null,null,15,7]

【输出样例】[[3],[20,9],[15,7]]

解题思路：在102题的基础上，添加一个变量，判断是从左到右还是从右到左，利用queue存在的addLast和addFirst实现不同情况下元素的添加顺序。

class Solution {
    public List> zigzagLevelOrder(TreeNode root) {
        List> res = new ArrayList>();
        if(root == null) return res;
        Queue que = new LinkedList();//存储节点
        que.add(root);
        boolean leftToRight = true;
        while(!que.isEmpty()){
            Deque temp = new LinkedList();//存储每一层的节点
            int depthSize = que.size();//当前层有多少个节点
            for(int i=1;i<=depthSize;++i){
                TreeNode node = que.poll();
                if(leftToRight){
                    temp.addLast(node.val);
                }else{
                    temp.addFirst(node.val);
                }

                if(node.left!=null){
                    que.add(node.left);
                }
                if(node.right != null){
                    que.add(node.right);
                }
            }

            res.add(new LinkedList(temp));
            leftToRight = !leftToRight;
        }
        return res;
    }
}

时间： 击败了72.75%

内存： 击败了26.27%