java数据结构与算法刷题-----LeetCode102. 二叉树的层序遍历

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1. 法一：广度优先遍历（队列）

解题思路：时间复杂度O(n),空间复杂度O(n)

因为每个结点都要出入队列两次，所以是O(2 * n)的时间复杂度

1. 先入队列根节点
2. 则队列中结点个数为第1层结点个数
3. 出队列根节点，然后将左右孩子入队列
4. 回到第二不，当前队列中的左右孩子就是第二层的结点个数
5. 继续第3步，出队列第二层的结点，同时将左右孩子入队列
6. 以此类推直到队列中没有结点。
7. 注意，每次出队列时，要先保存当前队列的size(),然后循环输出，否则每出队列一个元素，都会将其孩子入队列，会一直遍历下去，直到队列空。

代码

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        List<List<Integer>> result = new ArrayList<List<Integer>>();//保存答案
        if(root == null) return result;//如果为空，直接返回空
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();//广度优先，需要队列
        queue.offer(root);//先将根节点入队列
        while(!queue.isEmpty()){//如果队列有值，就说明没遍历完
            List<Integer> level = new ArrayList<>();//保存当前层结点的值
            int currentLevelSize = queue.size();//当前队列中的结点个数，就是当前层的结点个数
            for(int i = 1;i <= currentLevelSize; i++){//将当前层输出
                TreeNode node = queue.poll();//先出队列
                level.add(node.val);//将其值进行遍历
                if(node.left!=null) queue.offer(node.left);//如果有左孩子就入队列
                if(node.right!=null) queue.offer(node.right);//如果有右孩子就入队列
            }//end_for
            result.add(level);//将当前层添加到结果中
        }//end_while
        return result;
    }//end_levelOrder
}//end_Solution

1. 法二：深度优先遍历（递归）

解题思路：时间复杂度O(n),空间复杂度O(n)

每个结点都只访问一次，所以是O(n)的时间复杂度，比上面那个广度优先的实现，每个结点都少存取了一次

1. 先遍历根结点，设置为0层，并创建一个容器专门保存0层的结点
2. 然后遍历左孩子，设置为当前层+1层，并创建一个容器专门保存当前层+1层的结点
3. 递归遍历左孩子完成后，然后遍历右孩子，同样为当前层+1，保存在对应层的容器中

代码

class Solution {
    private void dfs(TreeNode root, int depth, List<List<Integer>> result) {
        if (root == null) return;//如果当前结点为null，直接返回，出口条件
        //如果当前结点是depth层的第一个结点，那么需要先申请空间，new ArrayList<>()
        if (result.size() == depth) result.add(new ArrayList<>());
        //拿到当前层的链表，保存结点值
        result.get(depth).add(root.val);
        //继续遍历左孩子，但是孩子的层级+1
        dfs(root.left, depth + 1, result);
        //继续遍历右孩子，孩子的层级+1
        dfs(root.right, depth + 1, result);
    }
    //入口程序
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();//保存层序遍历结果
        dfs(root, 0, result);//从第0层开始深度优先
        return result;
    }
}