层序遍历

这篇博客介绍了如何实现二叉树的层序遍历,包括从上到下按顺序打印、只打印右侧可见节点的方法,并扩展到了N叉树的层序遍历。通过示例代码详细展示了不同遍历策略的实现过程。

1、层序遍历基础模板:从上到下依次遍历,下面代码可以作为解决层序遍历的基础结构

/**
 * @param {TreeNode} root 
 * @returns {number[]}
 */

function levelOrder(root) {
  if (!root) {
    return []
  }
  let queue = [root]
  let res = []
  while (queue.length) {
    let node = queue.shift()
    res.push(node.val)
    if (node.left) {
      queue.push(node.left)
    }
    if (node.right) {
      queue.push(node.right)
    }
  }
  return res
}

2、在 1 的基础上

// 从上到下打印二叉树,同一层的节点按从左到右的顺序打印,每一层打印到一行
// 例如 [3,9,20,null,null,15,7],
//   3
//  / \
//  9  20
//    /  \
//   15   7
// 输出结果为:
// [
//   [3],
//   [9,20],
//   [15,7]
// ]

示例:

function levelOrder (root) {
  if (!root) {
    return []
  }
  let queue = [root]
  let res = []
  while (queue.length) {
    let temp = []
    // 这里必须倒叙遍历,因为queue的length是一直在变的,
    //所以遍历当前的长度应该是一个固定值
    for (let i = queue.length; i > 0; i--) {
      // 取出当前层的节点
      let node = queue.shift()
      temp.push(node.val)
      if (node.left) {
        queue.push(node.left)
      }
      if (node.right) {
        queue.push(node.right)
      }
    }
    res.push(temp)
  }
  return res
}

3、在 2 的基础上 

// 打印二叉树,只打印右侧能够看到的节点
// 例如 [3,9,20,null,null,15,7,16],
//   3
//  / \
//  9  20
//    /  \
//   15   7
//  /  
// 16 
// 输出结果为:
// [
// 3,20,7,16
// ]

 示例:

function exposedElement (root) {
  if (!root) {
    return []
  }
  let queue = [root]
  let res = []
  while (queue.length) {
    let lastVal = null
    for (let i = queue.length; i > 0; i--) {
      let node = queue.shift()
      lastVal = node.val
      if (node.left) {
        queue.push(node.left)
      }
      if (node.right) {
        queue.push(node.right)
      }
    }
    if (lastVal) {
      res.push(lastVal)
    }
  }
  return res
}

4、N 叉树层序遍历:基于2

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)。
输入:root = [1,null,3,2,4,null,5,6]
输出:[[1],[3,2,4],[5,6]]

 示例:

function levelOrder (root) {
  if(!root) {
    return []
  }
  let queue = [root]
  let res = []
  while (queue.length) {
    let temp = []
    for (let i = queue.length; i > 0; i--) {
      let node = queue.shift()
      temp.push(node.val)
      if (node.children.length) {
        queue.push(...node.children)
      }
    }
    res.push(temp)
  }

  return res
}

PTA平台关于层序遍历题目的解题方法通常包含输入处理、递归构建二叉树、层序遍历(BFS)以及输出处理等步骤。以L2 - 006树的遍历这一题目为例,解题步骤如下: 1. **输入处理**:对题目给定的输入数据进行读取和解析。 2. **递归构建二叉树**:依据输入数据构建二叉树。 3. **层序遍历(BFS)**:借助广度优先搜索(BFS)对二叉树进行层序遍历。 4. **输出处理**:按照题目要求的格式输出层序遍历的结果。 示例代码如下,这是一个二叉树层序遍历的Python代码: ```python # 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 root is None: return [] result = [] # 最开始的一层中只有根节点一个节点 cur = [root] while cur: next = [] path = [] for node in cur: # path 用于存储这一层所有的结点值 path.append(node.val) # 如果当前节点有左子树 if node.left: # 则在下一层需要遍历的结点数组中添加 next.append(node.left) # 如果当前节点有右子树 if node.right: next.append(node.right) # 让当前遍历的结点数组更新为下一次遍历的结点数组,即下一层所有结点的数组 cur = next result.append(path) return result ``` 上述代码定义了一个二叉树节点类`TreeNode`,并实现了一个层序遍历的方法`levelOrder`。它使用队列来实现BFS,从根节点开始,逐层遍历二叉树,并将每一层的节点值存储在一个列表中,最终返回一个包含所有层节点值列表的结果列表 [^1][^3]。
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