代码随想录算法训练营Day15-1

二叉树层序遍历

原文链接：代码随想录

二叉树层序遍历登场！

《代码随想录》算法视频公开课：讲透二叉树的层序遍历 | 广度优先搜索 | LeetCode：102.二叉树的层序遍历 (opens new window)，相信结合视频在看本篇题解，更有助于大家对本题的理解。

学会二叉树的层序遍历，可以一口气打完以下十题：

• 102.二叉树的层序遍历
• 107.二叉树的层次遍历II
• 199.二叉树的右视图
• 637.二叉树的层平均值
• 429.N叉树的层序遍历
• 515.在每个树行中找最大值
• 116.填充每个节点的下一个右侧节点指针
• 117.填充每个节点的下一个右侧节点指针II
• 104.二叉树的最大深度
• 111.二叉树的最小深度

#102.二叉树的层序遍历

力扣题目链接(opens new window)

给你一个二叉树，请你返回其按 层序遍历 得到的节点值。 （即逐层地，从左到右访问所有节点）。

思路：

我们之前讲过了三篇关于二叉树的深度优先遍历的文章：

• 二叉树：前中后序递归法(opens new window)
• 二叉树：前中后序迭代法(opens new window)
• 二叉树：前中后序迭代方式统一写法(opens new window)

接下来我们再来介绍二叉树的另一种遍历方式：层序遍历。

层序遍历一个二叉树。就是从左到右一层一层的去遍历二叉树。这种遍历的方式和我们之前讲过的都不太一样。

需要借用一个辅助数据结构即队列来实现，队列先进先出，符合一层一层遍历的逻辑，而用栈先进后出适合模拟深度优先遍历也就是递归的逻辑。

而这种层序遍历方式就是图论中的广度优先遍历，只不过我们应用在二叉树上。

使用队列实现二叉树广度优先遍历，动画如下：

这样就实现了层序从左到右遍历二叉树。

代码如下：这份代码也可以作为二叉树层序遍历的模板，打十个就靠它了。

C++代码：

class Solution {
public:
    vector> levelOrder(TreeNode* root) {
        queue que;
        if (root != NULL) que.push(root);
        vector> result;
        while (!que.empty()) {
            int size = que.size();
            vector vec;
            // 这里一定要使用固定大小size，不要使用que.size()，因为que.size是不断变化的
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                TreeNode* node = que.front();
                que.pop();
                vec.push_back(node->val);
                if (node->left) que.push(node->left);
                if (node->right) que.push(node->right);
            }
            result.push_back(vec);
        }
        return result;
    }
};

 

# 递归法
class Solution {
public:
    void order(TreeNode* cur, vector>& result, int depth)
    {
        if (cur == nullptr) return;
        if (result.size() == depth) result.push_back(vector());
        result[depth].push_back(cur->val);
        order(cur->left, result, depth + 1);
        order(cur->right, result, depth + 1);
    }
    vector> levelOrder(TreeNode* root) {
        vector> result;
        int depth = 0;
        order(root, result, depth);
        return result;
    }
};

java:

// 102.二叉树的层序遍历
class Solution {
    public List> resList = new ArrayList>();

    public List> levelOrder(TreeNode root) {
        //checkFun01(root,0);
        checkFun02(root);

        return resList;
    }

    //DFS--递归方式
    public void checkFun01(TreeNode node, Integer deep) {
        if (node == null) return;
        deep++;

        if (resList.size() < deep) {
            //当层级增加时，list的Item也增加，利用list的索引值进行层级界定
            List item = new ArrayList();
            resList.add(item);
        }
        resList.get(deep - 1).add(node.val);

        checkFun01(node.left, deep);
        checkFun01(node.right, deep);
    }

    //BFS--迭代方式--借助队列
    public void checkFun02(TreeNode node) {
        if (node == null) return;
        Queue que = new LinkedList();
        que.offer(node);

        while (!que.isEmpty()) {
            List itemList = new ArrayList();
            int len = que.size();

            while (len > 0) {
                TreeNode tmpNode = que.poll();
                itemList.add(tmpNode.val);

                if (tmpNode.left != null) que.offer(tmpNode.left);
                if (tmpNode.right != null) que.offer(tmpNode.right);
                len--;
            }

            resList.add(itemList);
        }

    }
}

python3代码：

class Solution:
    """二叉树层序遍历迭代解法"""

    def levelOrder(self, root: TreeNode) -> List[List[int]]:
        results = []
        if not root:
            return results
        
        from collections import deque
        que = deque([root])
        
        while que:
            size = len(que)
            result = []
            for _ in range(size):
                cur = que.popleft()
                result.append(cur.val)
                if cur.left:
                    que.append(cur.left)
                if cur.right:
                    que.append(cur.right)
            results.append(result)

        return results

 

# 递归法
class Solution:
    def levelOrder(self, root: TreeNode) -> List[List[int]]:
        res = []
        def helper(root, depth):
            if not root: return []
            if len(res) == depth: res.append([]) # start the current depth
            res[depth].append(root.val) # fulfil the current depth
            if  root.left: helper(root.left, depth + 1) # process child nodes for the next depth
            if  root.right: helper(root.right, depth + 1)
        helper(root, 0)
        return res

go:

/**
102. 二叉树的递归遍历
 */
func levelOrder(root *TreeNode) [][]int {
	arr := [][]int{}

	depth := 0

	var order func(root *TreeNode, depth int)

	order = func(root *TreeNode, depth int) {
		if root == nil {
			return
		}
		if len(arr) == depth {
			arr = append(arr, []int{})
		}
		arr[depth] = append(arr[depth], root.Val)

		order(root.Left, depth+1)
		order(root.Right, depth+1)
	}

	order(root, depth)

	return arr
}

/**
102. 二叉树的层序遍历
 */
func levelOrder(root *TreeNode) [][]int {
    res := [][]int{}
    if root == nil{//防止为空
        return res
    }
    queue := list.New()
    queue.PushBack(root)
    
    var tmpArr []int
    
    for queue.Len() > 0 {
        length := queue.Len()               //保存当前层的长度，然后处理当前层（十分重要，防止添加下层元素影响判断层中元素的个数）
        for i := 0; i < length; i++ {
            node := queue.Remove(queue.Front()).(*TreeNode)    //出队列
            if node.Left != nil {
                queue.PushBack(node.Left)
            }
            if node.Right != nil {
                queue.PushBack(node.Right)
            }
            tmpArr = append(tmpArr, node.Val)    //将值加入本层切片中
        }
        res = append(res, tmpArr)          //放入结果集
        tmpArr = []int{}                  //清空层的数据
    }
    
    return res
}

/**
102. 二叉树的层序遍历：使用切片模拟队列，易理解
 */
func levelOrder(root *TreeNode) (res [][]int) {
    if root == nil {
        return 
    }

    curLevel := []*TreeNode{root}  // 存放当前层节点
    for len(curLevel) > 0 {
        nextLevel := []*TreeNode{}  // 准备通过当前层生成下一层
        vals := []int{}

        for _, node := range curLevel {
            vals = append(vals, node.Val) // 收集当前层的值
            // 收集下一层的节点
            if node.Left != nil {
                nextLevel = append(nextLevel, node.Left)
            }
            if node.Right != nil {
                nextLevel = append(nextLevel, node.Right)
            }
        }
        res = append(res, vals)
        curLevel = nextLevel // 将下一层变成当前层
    }

    return
}

javascript代码：

var levelOrder = function(root) {
    //二叉树的层序遍历
    let res = [], queue = [];
    queue.push(root);
    if(root === null) {
        return res;
    }
    while(queue.length !== 0) {
        // 记录当前层级节点数
        let length = queue.length;
        //存放每一层的节点 
        let curLevel = [];
        for(let i = 0;i < length; i++) {
            let node = queue.shift();
            curLevel.push(node.val);
            // 存放当前层下一层的节点
            node.left && queue.push(node.left);
            node.right && queue.push(node.right);
        }
        //把每一层的结果放到结果数组
        res.push(curLevel);
    }
    return res;
};