Leetcod面试经典150题刷题记录 —— 二叉树层次遍历篇

Leetcod面试经典150题刷题记录-系列
Leetcod面试经典150题刷题记录——数组 / 字符串篇
Leetcod面试经典150题刷题记录 —— 双指针篇
Leetcod面试经典150题刷题记录 —— 矩阵篇
Leetcod面试经典150题刷题记录 —— 滑动窗口篇
Leetcod面试经典150题刷题记录 —— 哈希表篇
Leetcod面试经典150题刷题记录 —— 区间篇
Leetcod面试经典150题刷题记录——栈篇
Leetcod面试经典150题刷题记录——链表篇
Leetcod面试经典150题刷题记录——二叉树篇
Leetcod面试经典150题刷题记录——二叉树层次遍历篇
Leetcod面试经典150题刷题记录——二叉搜索树篇

在二叉树的传统里，用p指代左子树，用q指代右子树，这个原因是为什么呢？我以为，将pq两个字母里的圈圈视作节点，p那一撇就是左子树的延伸，q那一捺就是右子树的延伸，所以其实是按象形的意义来命名的，这比left和right还要直观，因此，bd也可以认为是倒过来的二叉树的表示法。

1. 二叉树的右视图

题目链接：二叉树的右视图 - leetcode
题目描述：
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。
题目归纳：
右视图 = 右边的侧视图

解题思路：
解法： 二叉树的右视图 - leetcode官方题解
(1) 从左到右层序遍历。记录层序遍历的最后一个node，即为右视图看到的第一个node。

# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode:
#     def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
#         self.val = val
#         self.left = left
#         self.right = right
class Solution:
    def rightSideView(self, root: Optional[TreeNode]) -> List[int]: 
        rightmost_value_at_depth = dict() 
        max_depth = -1
        
        # deque 数据类型来自于collections 模块，支持从头和尾部的常数时间 append/pop 操作。
        # deque([1,2,3]) 的用法类似于 list([1,2,3])
        # 非传统层序遍历写法，只有1层循环，缺点是层和层界限不清，优点是写起来快
        queue = deque( [(root,0)] ) # deque = double-ended queue，双向队列。该队列的最小单元是(node,node_depth)
        while queue:
            node, depth = queue.popleft() # 若使用 Python 的 list，通过 list.pop(0) 去除头部会消耗 O(n) 的时间。
            
            if node:
                # 维护最大深度
                max_depth = max(max_depth, depth)

                # 由于每一层最后一个访问的节点才是答案，因此需要不断更新深度信息
                rightmost_value_at_depth[depth] = node.val
                queue.append((node.left, depth+1))
                queue.append((node.right, depth+1))
        
        # 构造从上到下的右视图结果
        ans = []
        for depth in range(max_depth+1):
            ans.append(rightmost_value_at_depth[depth])
        return ans

2. 二叉树的层平均值

题目链接：二叉树的层平均值 - leetcode
题目描述：
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。
题目归纳：
层序遍历+求平均值

解题思路：
解法： 二叉树的层平均值 - leetcode官方题解

# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode:
#     def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
#         self.val = val
#         self.left = left
#         self.right = right
class Solution:
    def averageOfLevels(self, root: Optional[TreeNode]) -> List[float]:
        # 层序遍历
        if not root: return []

        queue = deque([root])
        ans = []
        Sum = 0
        
        while queue:
            lenq = len(queue)
            Sum = 0
            
            # 取出该层的节点，并计算平均值
            for i in range(lenq):
                node = queue.popleft()
                Sum += node.val
                if node.left: queue.append(node.left)
                if node.right: queue.append(node.right)

            ans.append(float(Sum / lenq))
        return ans

3. 二叉树的层序遍历

题目链接：二叉树的层序遍历 - leetcode
题目描述：
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）。
题目归纳：
就是原始的层序遍历

解题思路：
解法： 二叉树的层序遍历 - leetcode官方题解

# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode:
#     def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
#         self.val = val
#         self.left = left
#         self.right = right
class Solution:
    def levelOrder(self, root: Optional[TreeNode]) -> List[List[int]]:
        if not root: return []

        ans = []
        queue = [root]

        # 传统的层序遍历写法：有2层循环
        while len(queue) > 0:
            # 当前层的节点个数
            curr_layer_len = len(queue)
            ans.append([])
            for i in range(curr_layer_len):
                node = queue.pop(0)
                ans[-1].append(node.val)
                if node.left: queue.append(node.left)
                if node.right: queue.append(node.right)
        return ans

4. 二叉树的锯齿形层序遍历

题目链接：二叉树的锯齿形层序遍历 - leetcode
题目描述：
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）。
题目归纳：
层序遍历不要动，取元素的队列来回折返即可。

解题思路：
解法： 二叉树的锯齿形层序遍历 - leetcode官方题解

# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode:
#     def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
#         self.val = val
#         self.left = left
#         self.right = right
class Solution:
    def zigzagLevelOrder(self, root: Optional[TreeNode]) -> List[List[int]]:
        if not root: return []
        
        left_to_right = False # Flag变量. True表示从左往右遍历，False表示从右往左遍历

        ans = []
        queue = deque([root])

        while queue: # 遍历列表
            lenq = len(queue)
            layer = deque([]) # 取元素的双端队列，左右折返放置元素

            for i in range(lenq):  # 遍历该层节点
                node = queue.popleft() # 队头
                if left_to_right:     
                    layer.appendleft(node.val) # 往双端队列的左边插入
                    if node.left: queue.append(node.left) # 记得，一直都是先append(left)再append(right)
                    if node.right: queue.append(node.right)
                else: # right_to_right
                    layer.append(node.val) # 往双端队列的右边插入
                    if node.left: queue.append(node.left)
                    if node.right: queue.append(node.right)
            ans.append(list(layer)) # 双向链表deque转换成list
            left_to_right = not left_to_right
            
        return ans