代码随想录 Day-15｜#10 层序遍历｜#226 翻转二叉树｜#101对称二叉树

清单

● 102 层序遍历 10
● 226.翻转二叉树
● 101.对称二叉树 2

#102 二叉树的层序遍历

1. 题目

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)。

2. 思路

通过观察，level 为独立list，其次输出结果为先进先出，因此采用队列完成

3. 代码实现

from collections import deque
class Solution:
    def levelOrder(self, root: Optional[TreeNode]) -> List[List[int]]:
        if not root:
            return []

        queue = collections.deque([root])
        result = []
        while queue:
            level = [] #储存每一层需要输出的元素
            for _ in range(len(queue)):
                node = queue.popleft()
                level.append(node.val)
                if node.left:
                    queue.append(node.left)              
                if node.right:
                    queue.append(node.right)
            result.append(level)
        return result

#107 二叉树的层次遍历 II

1. 题目

给你二叉树的根节点 root ，返回其节点值 自底向上的层序遍历 。 （即按从叶子节点所在层到根节点所在的层，逐层从左向右遍历）

2. 思路

同上一题思路一致，仅需将输出结果翻转 即可得到正确答案

3. 代码实现

from collections import deque
class Solution:
    def levelOrderBottom(self, root: Optional[TreeNode]) -> List[List[int]]:
        if not root:
            return []

        queue = collections.deque([root])
        result = []
        while queue:
            level = []
            for _ in range(len(queue)):
                node = queue.popleft()
                level.append(node.val)
                if node.left:
                    queue.append(node.left)
                if node.right:
                    queue.append(node.right)
            result.append(level)
        return result[::-1]

#199 二叉树的右视图

1. 题目

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。

2. 思路

初步方案: 只记录右节点并返回 ---- 问题点; 当root 只有 两个元素时 无法处理
添加level长度 当i循环至当前level的最后一个元素时，记录到result中

3. 代码实现

from collections import deque
class Solution:
    def rightSideView(self, root: Optional[TreeNode]) -> List[int]:
        if not root:
            return []

        queue = collections.deque([root])
        result = []
        while queue:
            level_length = len(queue)
            for i in range(level_length):
                node = queue.popleft()
                if i == level_length - 1:
                    result.append(node.val)
                if node.left:
                    queue.append(node.left)
                if node.right:
                    queue.append(node.right)
        return result

#637 二叉树的层平均

1. 题目

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。

2. 思路

沿用上一题的思路，并添加一个summ参数 用于记录该层别已经遍历的元素之和，当i == level_size的时候，向result中添加层平均值

3. 代码实现

from collections import deque
class Solution:
    def averageOfLevels(self, root: Optional[TreeNode]) -> List[float]:
        if not root:
            return []
        
        queue = collections.deque([root])
        result = []
        while queue:
            level_size = len(queue)
            summ = 0
            for i in range(level_size):
                node = queue.popleft()
                summ += node.val
                if i == level_size - 1:
                    result.append(summ / level_size)
                if node.left:
                    queue.append(node.left)
                if node.right:
                    queue.append(node.right)
        return result

#429 N叉树的层序遍历

1. 题目

给定一个 N 叉树，返回其节点值的层序遍历。(即从左到右,逐层遍历)。
树的序列化输入是用层序遍历，每组子节点都由 null 值分隔(参见示例)。

2. 思路

类似于二叉树的层序遍历 需要添加一个参数 用于判断 当前层数是否已经记录完成

3. 代码实现

from collections import deque
class Solution:
    def levelOrder(self, root: 'Node') -> List[List[int]]:
        if not root:
            return []

        queue = collections.deque([root])
        result = []
        while queue:
            level_size = len(queue) 
            level = []
            for _ in range(level_size):
                node = queue.popleft()
                level.append(node.val)

                for child in node.children:
                    queue.append(child)
            
            result.append(level)
        return result

#515 在每个树行中找最大值

1. 题目

给定一棵二叉树的根节点 root ，请找出该二叉树中每一层的最大值

2. 思路

类似于二叉树的层序遍历 需要添加一个参数 用于判断 当前层数是否已经记录完成

3. 代码实现

from collections import deque
class Solution:
    def largestValues(self, root: Optional[TreeNode]) -> List[int]:
        if not root:
            return []

        queue = collections.deque([root])
        max_result = []
        while queue:
            level_size = len(queue)
            max_ = float('-inf')
            for i in range(level_size):
                node = queue.popleft()
                if node.val > max_:
                    max_ = node.val
                if node.left:
                    queue.append(node.left)
                if node.right:
                    queue.append(node.right)
            max_result.append(max_)
        return max_result

#116 填充每个节点的下一个右侧节点指针

1. 题目

给定一个 完美二叉树 ，其所有叶子节点都在同一层，每个父节点都有两个子节点。二叉树定义如下：
struct Node { int val; Node *left; Node *right; Node *next;}
填充它的每个 next 指针，让这个指针指向其下一个右侧节点。如果找不到下一个右侧节点，则将 next 指针设置为 NULL。
初始状态下，所有 next 指针都被设置为 NULL

2. 思路

类似于二叉树的层序遍历，但需要记录每层头部节点

3. 代码实现

class Solution:
    def connect(self, root: 'Optional[Node]') -> 'Optional[Node]':
        if not root:
            return root

        queue = collections.deque([root])
        result = []
        while queue:
            level_size = len(queue)
            pre = None
            for i in range(level_size):
                node = queue.popleft()
                if pre:
                    pre.next = node
                pre = node
                if node.left:
                    queue.append(node.left)
                if node.right:
                    queue.append(node.right)
        return root

#117 填充每个节点的下一个右侧节点指针 II

1. 题目

给定一个二叉树：
struct Node { int val; Node *left; Node *right; Node *next;}
填充它的每个 next 指针，让这个指针指向其下一个右侧节点。如果找不到下一个右侧节点，则将 next 指针设置为 NULL 。
初始状态下，所有 next 指针都被设置为 NULL

2. 思路

类似于上一题,代码不变

3. 代码实现

class Solution:
    def connect(self, root: 'Node') -> 'Node':
        if not root:
            return root

        queue = collections.deque([root])
        while queue:
            level_size = len(queue)
            pre = None
            for i in range(level_size):
                node = queue.popleft()
                if pre:
                    pre.next = node
                pre = node

                if node.left:
                    queue.append(node.left)
                if node.right:
                    queue.append(node.right)
        return root

#104 二叉树的最大深度

1. 题目

给定一个二叉树：
给定一个二叉树，找出其最大深度。
二叉树的深度为根节点到最远叶子节点的最长路径上的节点数。
说明: 叶子节点是指没有子节点的节点。
示例：
给定二叉树 [3,9,20,null,null,15,7]
返回它的最大深度 3

2. 思路

遍历二叉树，增添一个level_depth用于记录深度，每循环完一次for循环depth+1

3. 代码实现

class Solution:
    def maxDepth(self, root: Optional[TreeNode]) -> int:
        if not root:
            return 0
        
        queue = collections.deque([root])
        result = []
        level_depth = 0
        while queue:
            level_length = len(queue)
            for i in range(level_length):
                node = queue.popleft()
                if node.left:
                    queue.append(node.left)
                if node.right:
                    queue.append(node.right)
            level_depth += 1
        return level_depth

#111 二叉树的最小深度

1. 题目

给定一个二叉树，找出其最小深度。
最小深度是从根节点到最近叶子节点的最短路径上的节点数量。
说明：叶子节点是指没有子节点的节点。

2. 思路

遍历二叉树，增添一个level_depth用于记录深度，每循环完一次for循环depth+1

3. 代码实现

class Solution:
    def minDepth(self, root: Optional[TreeNode]) -> int:
        if not root:
            return 0

        queue = collections.deque([root])
        min_depth = 1 #从1开始 因为0的情况已经在上面排除掉了
        while queue:
            level_size = len(queue)
            for i in range(level_size):
                node = queue.popleft()
                if node.left:
                    queue.append(node.left)
                if node.right:
                    queue.append(node.right)
                if node.left == None and node.right == None:
                    return min_depth 
            min_depth += 1

#226 翻转二叉树

1. 题目

翻转一棵二叉树

2. 思路

遍历时 增加步骤 交换左右节点值

3. 代码实现

class Solution:
    def invertTree(self, root: Optional[TreeNode]) -> Optional[TreeNode]:
        if not root:
            return root

        stack = [root]
        while stack:
            node = stack.pop()
            node.left, node.right = node.right, node.left
            if node.left:
                stack.append(node.left)
            if node.right:
                stack.append(node.right)
        return root

#101 对称二叉树

1. 题目

给你一个二叉树的根节点 root ， 检查它是否轴对称

2. 思路

将左右节点拿出来依次进行对比 并处理特殊情况

3. 代码实现

class Solution:
    def isSymmetric(self, root: Optional[TreeNode]) -> bool:
        if not root:
            return False

        st = []
        st.append(root.left)
        st.append(root.right)
        while st:
            rightNode = st.pop()
            leftNode = st.pop()
            if not leftNode and not rightNode:
                continue
            if not leftNode or not rightNode or leftNode.val != rightNode.val:
                return False
            
            st.append(leftNode.left)
            st.append(rightNode.right)
            st.append(leftNode.right)
            st.append(rightNode.left)
        return True