剑指 Offer 32 - I. ll.lll从上到下打印二叉树【经典必会】

最新推荐文章于 2025-12-07 10:30:30 发布

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本文详细解析了三种二叉树层次遍历方式：常规左到右、每层独立组和Z字形。通过实例和代码展示如何运用队列和不同数据结构实现，适用于剑指Offer 32系列面试题。

三道题：

相同的部分：levelOrder层序遍历---->利用queue

不同的部分：第一题-从左到右，全部放入一个小组

第二题-从左到右，每层作为一个小组

第三题-z型，每层作为一个小组

剑指 Offer 32 - I. 从上到下打印二叉树

从上到下打印出二叉树的每个节点，同一层的节点按照从左到右的顺序打印。

例如:
给定二叉树: [3,9,20,null,null,15,7],

3
/ \
9 20
/ \
15 7
返回：

[3,9,20,15,7]

为什么用Queue来解决层序遍历？

Queue/Stack/tree

Queue特点：先进先出

Stack特点：先进后出

tree特点：获取上一层，才能得到下一层

解决方案：从queue中出来的一个node，就把其左右孩子，加入queue

第一题提要：从左到右，全部放入一个数组，一一用List来接收放入的值，转为int[]返回。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public int[] levelOrder(TreeNode root) {
        if(root==null) return new int[]{};

        //两种数据结构：Queue+ArrayList
        Queue<TreeNode> queue=new LinkedList<>();//先进先出
        ArrayList<Integer> list=new ArrayList<>();//接收结果

        //核心方案：queue中取出一个元素，再把其左右孩子加入queue
        queue.add(root);
        while(!queue.isEmpty()){//终止条件为所有东西都拿出了，这个队列为空
            TreeNode node = queue.remove();//queue取出一个元素
            list.add(node.val);//将节点值加入list
            if(node.left!=null)     queue.add(node.left);//左孩子不空，加入到queue
            if(node.right!=null)     queue.add(node.right);//右孩子
        }

        //把ArrayList类型转换为int[]数组
        int[] res=new int[list.size()];
        for(int i=0;i<list.size();i++){
            res[i]=list.get(i);
        }

        return res;
    }
}

剑指 Offer 32 - II. 从上到下打印二叉树

从上到下按层打印二叉树，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:
给定二叉树: [3,9,20,null,null,15,7],

3
/ \
9 20
/ \
15 7
返回其层次遍历结果：

[
[3],
[9,20],
[15,7]
]

第二题提要:每层都放入一个List<Integer>通过for循环queue.size()次来分辨每一层。（通过size将其分为多个组，每个for循环完成一层遍历，将每一层数字添加到ArrayList<>中，最后将每个ArrayList<>加到res，最后返回）

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        //与第一题返回值不同，边界条件不同
        List<List<Integer>> res=new ArrayList<>();
        if(root==null) return res;

        //两种数据结构：Queue+ArrayList
        Queue<TreeNode> queue=new LinkedList<>();//先进先出
        ArrayList<Integer> list=new ArrayList<>();//接收结果

        //核心方案：queue中取出一个元素，再把其左右孩子加入queue
        queue.add(root);
        while(!queue.isEmpty()){//终止条件为所有东西都拿出了，这个队列为空
            //用queue.size来分出每一层，每一个for循环就是不同的层
            ArrayList<Integer> temp=new ArrayList<>();
            int size=queue.size();//一定要先获得，防止fast fall

            for(int i=0;i<size;i++){
                TreeNode node = queue.remove();//queue取出一个元素
                temp.add(node.val);//将节点值加入list
                if(node.left!=null)     queue.add(node.left);//左孩子不空，加入到queue
                if(node.right!=null)     queue.add(node.right);//右孩子
            }
            res.add(temp);//将temp，ArrayList<Integer>结构加到List<list<Integer>>结构中。
        }
        return res;
    }
}

剑指 Offer 32 - IlI. 从上到下打印二叉树

请实现一个函数按照之字形顺序打印二叉树，即第一行按照从左到右的顺序打印，第二层按照从右到左的顺序打印，第三行再按照从左到右的顺序打印，其他行以此类推。

例如:
给定二叉树: [3,9,20,null,null,15,7],

3
/ \
9 20
/ \
15 7
返回其层次遍历结果：

[
[3],
[20,9],
[15,7]
]

第三题提要:z型，通过list中的尾部追加->头部插入。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        //与第一题返回值不同，边界条件不同
        List<List<Integer>> res=new ArrayList<>();
        if(root==null) return res;

        //两种数据结构：Queue+ArrayList
        Queue<TreeNode> queue=new LinkedList<>();//先进先出
        ArrayList<Integer> list=new ArrayList<>();//接收结果

        //核心方案：queue中取出一个元素，再把其左右孩子加入queue
        queue.add(root);
        while(!queue.isEmpty()){//终止条件为所有东西都拿出了，这个队列为空
            //用queue.size来分出每一层，每一个for循环就是不同的层
            /*这里上一题中用的是ArrayList，这道题由于从头部插入的话性能很差，
             *每次插入都要将全部元素向后复制，所以使用LinkedList<>
             *LinkedList<>是双向链表，从头部插入只需添加一个指针
             */
            List<Integer> temp=new LinkedList<>();
            int size=queue.size();//一定要先获得，防止fast fall

            for(int i=0;i<size;i++){
                TreeNode node = queue.remove();//queue取出一个元素
                temp.add(node.val);//将节点值加入list
                if(node.left!=null)     queue.add(node.left);//左孩子不空，加入到queue
                if(node.right!=null)     queue.add(node.right);//右孩子
            }
            res.add(temp);//将temp，ArrayList<Integer>结构加到List<list<Integer>>结构中。
        }
        return res;
    }
}