987. Vertical Order Traversal of a Binary Tree

本文介绍了一种使用TreeMap和优先队列解决LeetCode上二叉树垂直遍历问题的方法。通过递归深度优先搜索,将节点位置信息映射到TreeMap中,并利用优先队列确保同一位置上的节点按值从小到大排列。

题目描述

Given a binary tree, return the vertical order traversal of its nodes values.

For each node at position (X, Y), its left and right children respectively will be at positions (X-1, Y-1) and (X+1, Y-1).

Running a vertical line from X = -infinity to X = +infinity, whenever the vertical line touches some nodes, we report the values of the nodes in order from top to bottom (decreasing Y coordinates).

If two nodes have the same position, then the value of the node that is reported first is the value that is smaller.

Return an list of non-empty reports in order of X coordinate. Every report will have a list of values of nodes.
在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述

题目链接

https://leetcode.com/problems/vertical-order-traversal-of-a-binary-tree/

方法思路

TreeMap 是一个有序的key-value集合,它是通过红黑树实现的。
TreeMap 继承于AbstractMap,所以它是一个Map,即一个key-value集合。

优先队列的作用是能保证每次取出的元素都是队列中权值最小的(Java的优先队列每次取最小元素,C++的优先队列每次取最大元素)。
Java中PriorityQueue通过二叉小顶堆实现,可以用一棵完全二叉树表示。

    //Runtime: 3 ms, faster than 98.30% 
    //Memory Usage: 37.5 MB, less than 22.46%
    public List<List<Integer>> verticalTraversal(TreeNode root) {
        TreeMap<Integer, TreeMap<Integer, PriorityQueue<Integer>>> map = new TreeMap<>();
        dfs(root, 0, 0, map);
        List<List<Integer>> list = new ArrayList<>();
        for (TreeMap<Integer, PriorityQueue<Integer>> ys : map.values()) {
            list.add(new ArrayList<>());
            for (PriorityQueue<Integer> nodes : ys.values()) {
                while (!nodes.isEmpty()) {
                    list.get(list.size() - 1).add(nodes.poll());
                }
            }
        }
        return list;
    }
    private void dfs(TreeNode root, int x, int y, TreeMap<Integer, TreeMap<Integer, PriorityQueue<Integer>>> map) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        if (!map.containsKey(x)) {
            map.put(x, new TreeMap<>());
        }
        if (!map.get(x).containsKey(y)) {
            map.get(x).put(y, new PriorityQueue<>());
        }
        map.get(x).get(y).offer(root.val);
        dfs(root.left, x - 1, y + 1, map);
        dfs(root.right, x + 1, y + 1, map);
    }
}
### 非递归先序遍历二叉树的C++实现 对于二叉树的先序遍历(Preorder Traversal),可以通过栈来模拟递归过程从而实现非递归版本。以下是详细的解释以及完整的代码示例。 #### 使用栈实现非递归先序遍历 在非递归方法中,可以利用显式的栈结构存储节点指针。具体逻辑如下: - 初始化一个空栈并将根节点压入栈中。 - 当栈不为空时,弹出栈顶元素并访问该节点。 - 将当前节点的右子节点和左子节点依次压入栈中(注意顺序,因为栈是后进先出的数据结构)。这样能够确保左子节点被优先处理[^2]。 下面是基于此思路的 C++ 实现: ```cpp #include <vector> #include <stack> using namespace std; // 定义 TreeNode 结构体 struct TreeNode { int val; TreeNode* left; TreeNode* right; TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {} }; class Solution { public: vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) { vector<int> result; // 存储结果 stack<TreeNode*> nodeStack; // 辅助栈 if (root == nullptr) return result; // 如果树为空,则返回空的结果集 nodeStack.push(root); // 初始将根节点压入栈中 while (!nodeStack.empty()) { // 只要栈不为空就继续循环 TreeNode* currentNode = nodeStack.top(); // 获取栈顶元素 nodeStack.pop(); // 弹出栈顶元素 result.push_back(currentNode->val); // 访问当前节点 // 先压入右孩子再压入左孩子,保证左孩子先被访问 if (currentNode->right != nullptr) { nodeStack.push(currentNode->right); } if (currentNode->left != nullptr) { nodeStack.push(currentNode->left); } } return result; // 返回最终结果 } }; ``` 以上代码实现了通过栈完成的非递归形式的前序遍历操作。它的时间复杂度为 O(n),其中 n 是树中的节点数;空间复杂度取决于树的高度 h,在最坏情况下可能达到 O(h)[^5]。 #### 关键点说明 1. **初始化条件**:如果输入的 `root` 节点为空,则直接返回空向量作为结果。 2. **栈的作用**:用于保存尚未完全访问过的节点路径上的信息。 3. **左右孩子的加入次序**:由于栈遵循 LIFO 的原则,因此为了按照正确的顺序访问节点,需先将右侧分支存放到栈里然后再放入左侧部分[^4]。
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值