二叉树BFS变形题目总结

二叉树广度优先遍历我们采用队列来实现，这里列举三道leetcode中有关二叉树BFS的题目，总的思想是一样的，题目要求的输出不同，我们需要根据不同的要求来编写，考察我们对于二叉树搜索的基本思想掌握以及java基础的掌握。

1，Binary Tree Level Order Traversal
给定一颗二叉树，用广度优先搜索遍历所有节点，并输出结果。
例如：
    3
   / \
  9  20
    /  \
   15   7
输出：
[
  [3],
  [9,20],
  [15,7]
]

这是基本的二叉树水平遍历，我们只需要借助几个变量，来辅助记录什么时候应该记录结果，什么时候遍历下一层就可以了，代码如下：

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
public class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        List<List<Integer>> llist = new ArrayList<List<Integer>>();
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<TreeNode>();
        int count = 0;
        int helper = 1;
        if(root == null) return llist;
        queue.offer(root);
        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode node = queue.poll();
            if(helper > 0){
                list.add(node.val);
                helper --;
            }
            if(node.left != null) {
                queue.offer(node.left);
                count ++;
            }
            if(node.right != null) {
                queue.offer(node.right);
                count ++;
            }
            
            if(helper == 0) {
                llist.add(new ArrayList<Integer>(list));
                list.clear();
                helper = count;
                count = 0;
            }
        }
        return llist;
    }
}

2，Binary Tree Level Order Traversal II
给定一颗二叉树，用广度优先搜索遍历所有节点，并输出结果。
例如：
    3
   / \
  9  20
    /  \
   15   7
输出：
[
  [15,7],
  [9,20],
  [3]
]

第二道题与第一道题的输出结果不一样，是从最后一层开始的，这就考察我们对于Linkedlist的了解程度，我们用它的addFirst()方法可以轻松的将结果逆序，代码如下：

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
public class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrderBottom(TreeNode root) {
        LinkedList<List<Integer>> llist = new LinkedList<List<Integer>>();
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<TreeNode>();
        if(root == null) return llist;
        queue.offer(root);
        int count = 0;
        int helper = 1;
        while(!queue.isEmpty()) {
            TreeNode node = queue.poll();
            if(helper > 0) {
                list.add(node.val);
                helper --;
            }
            if(node.left != null) {
                queue.offer(node.left);
                count ++;
            }
            if(node.right != null) {
                queue.offer(node.right);
                count ++;
            }
            
            if(helper == 0) {
                llist.addFirst(new ArrayList<Integer>(list));
                list.clear();
                helper = count;
                count = 0;
            }
        }
        return llist;
    }
}

3，Binary Tree Zigzag Level Order Traversal
给定一颗二叉树，用广度优先搜索遍历所有节点，并输出结果。
例如：
    3
   / \
  9  20
    /  \
   15   7
输出：
[
  [3],
  [20,9],
  [15,7]
]

这道题要求我们以“Z”字形来输出结果，我们可以用一个标记来记录当然的层数，如果是奇数层我们就正序添加节点到结果集中，如果是偶数层我们就逆序添加节点到结果集中，同样采用addFirst()方法，代码如下：

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
public class Solution {
    public List<List<Integer>> zigzagLevelOrder(TreeNode root) {
        LinkedList<List<Integer>> llist = new LinkedList<List<Integer>>();
        LinkedList<Integer> list = new LinkedList<Integer>();
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<TreeNode>();
        int flag = 1;
        int count = 0; 
        int helper = 1;
        if(root == null) return llist;
        queue.offer(root);
        while(!queue.isEmpty()) {
            TreeNode tem = queue.poll();
            if(helper > 0) {
                if(flag % 2 == 1) {
                    list.add(tem.val);
                } else {
                    list.addFirst(tem.val);
                }
                helper --;
            }
            if(tem.left != null) {
                queue.offer(tem.left);
                count ++;
            }
            if(tem.right != null) {
                queue.offer(tem.right);
                count ++;
            }
            if(helper == 0) {
                llist.add(new LinkedList<Integer>(list));
                helper = count;
                count = 0;
                flag ++;
                list.clear();
            }
        }
        return llist;
    }
}