leetcode 102/104. Binary Tree Level Order Traversal (II)

本文介绍了二叉树的层级遍历算法实现,包括按从上到下、从左到右的顺序进行遍历,并提供了两种不同的实现思路:一种是常规的层级遍历,另一种是从底部开始的层级遍历。

Given a binary tree, return the level order traversal of its nodes’ values. (ie, from left to right, level by level).

For example:
Given binary tree [3,9,20,null,null,15,7],

    3
   / \
  9  20
    /  \
   15   7

return its level order traversal as:
[
[3],
[9,20],
[15,7]
]

按level输出二叉树的元素,每一层保存在一个list

102思路:
BFS
但是需要两个queue,一个当前level,一个下一level
每遍历完一个queue,交换当前和下一leve的queue

//1ms
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        if(root == null) return res;
        
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        
        while(!queue.isEmpty()) {
            int size = queue.size();
            List<Integer> tmp = new ArrayList<>();
            
            for(int i = 0; i < size; i++) {
                TreeNode cur = queue.poll();
                tmp.add(cur.val);
                if(cur.left != null) queue.offer(cur.left);
                if(cur.right != null) queue.offer(cur.right);
            }
            res.add(tmp);
        }
        return res;
    }

104思路:
和102一样BFS
不同之处在于保存到结果list< list>时,不是在末尾插入list,而是在开头插入list

//1ms
    public List<List<Integer>> levelOrderBottom(TreeNode root) {
        List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
        if (root == null) {
            return result;
        }
        
        List<TreeNode> current = new ArrayList<>();
        List<TreeNode> next = new ArrayList<>();
        current.add(root);
        
        while (!current.isEmpty()) {
            List<Integer> tmp = new ArrayList<>();
            
            for (TreeNode node : current) {
                tmp.add(node.val);
                
                if (node.left != null) {
                    next.add(node.left);
                }
                
                if (node.right != null) {
                    next.add(node.right);
                }
            }
            
            current.clear();
            result.add(0, tmp);
            
            List<TreeNode> tmpList = current;
            current = next;
            next = tmpList;
        }
        
        return result;
    }
使用队列(Queue)实现树(Tree)结构或相关遍历算法,主要体现在广度优先搜索(Breadth-First Search, BFS)中,尤其是在二叉树的层次遍历(Level Order Traversal)中。该方法通过队列来管理待访问的节点,确保每一层的节点按照从左到右的顺序依次被访问。 ### 层次遍历的基本思想 层次遍历是一种广度优先的方式,利用队列先进先出(FIFO)的特性来实现。具体步骤如下: 1. 将根节点入队。 2. 当队列不为空时,取出队首元素进行访问。 3. 将当前节点的左右子节点(如果存在)依次入队。 4. 重复步骤2和3,直到队列为空。 这种方法可以保证每层的节点按顺序被访问,是典型的广度优先遍历方式[^5]。 ### 使用队列实现层次遍历的代码示例(C语言) 以下是一个基于队列实现二叉树层次遍历的完整示例,包含队列的定义、初始化及操作函数,以及二叉树的构建与层次遍历函数。 #### 队列的定义与操作 ```c // queue.h #pragma once #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <assert.h> #include <stdbool.h> typedef struct BinaryTreeNode* QDataType; typedef struct QueueNode { struct QueueNode* next; QDataType data; } QNode; typedef struct Queue { QNode* head; QNode* tail; int size; } Que; void QueueInit(Que* pq); void QueueDestroy(Que* pq); void QueuePush(Que* pq, QDataType x); void QueuePop(Que* pq); QDataType QueueFront(Que* pq); QDataType QueueBack(Que* pq); bool QueueEmpty(Que* pq); int QueueSize(Que* pq); ``` ```c // queue.c #include "queue.h" void QueueInit(Que* pq) { assert(pq); pq->head = pq->tail = NULL; pq->size = 0; } void QueueDestroy(Que* pq) { assert(pq); QNode* cur = pq->head; while (cur) { QNode* next = cur->next; free(cur); cur = next; } pq->head = pq->tail = NULL; pq->size = 0; } void QueuePush(Que* pq, QDataType x) { assert(pq); QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode)); if (newnode == NULL) { perror("malloc fail"); exit(EXIT_FAILURE); } newnode->data = x; newnode->next = NULL; if (pq->tail == NULL) { pq->head = pq->tail = newnode; } else { pq->tail->next = newnode; pq->tail = newnode; } pq->size++; } void QueuePop(Que* pq) { assert(pq); assert(!QueueEmpty(pq)); QNode* del = pq->head; if (pq->head->next == NULL) { pq->head = pq->tail = NULL; } else { pq->head = pq->head->next; } free(del); pq->size--; } QDataType QueueFront(Que* pq) { assert(pq); assert(!QueueEmpty(pq)); return pq->head->data; } QDataType QueueBack(Que* pq) { assert(pq); assert(!QueueEmpty(pq)); return pq->tail->data; } bool QueueEmpty(Que* pq) { assert(pq); return pq->size == 0; } int QueueSize(Que* pq) { assert(pq); return pq->size; } ``` #### 二叉树的定义与层次遍历 ```c // binary_tree.h #include "queue.h" typedef char BTDataType; typedef struct BinaryTreeNode { BTDataType data; struct BinaryTreeNode* left; struct BinaryTreeNode* right; } BTNode; BTNode* CreateBinaryTree(char* array, int* index, int size); void LevelOrderTraversal(BTNode* root); ``` ```c // binary_tree.c #include "binary_tree.h" #include <stdio.h> #include <stdlib.h> BTNode* BuyNode(BTDataType data) { BTNode* node = (BTNode*)malloc(sizeof(BTNode)); if (!node) { perror("malloc failed"); exit(EXIT_FAILURE); } node->data = data; node->left = node->right = NULL; return node; } BTNode* CreateBinaryTree(char* array, int* index, int size) { if (*index >= size || array[*index] == '#') { (*index)++; return NULL; } BTNode* root = BuyNode(array[(*index)++]); root->left = CreateBinaryTree(array, index, size); root->right = CreateBinaryTree(array, index, size); return root; } void LevelOrderTraversal(BTNode* root) { if (root == NULL) return; Que q; QueueInit(&q); QueuePush(&q, root); while (!QueueEmpty(&q)) { BTNode* current = QueueFront(&q); QueuePop(&q); printf("%c ", current->data); if (current->left != NULL) QueuePush(&q, current->left); if (current->right != NULL) QueuePush(&q, current->right); } QueueDestroy(&q); } ``` ```c // main.c #include "binary_tree.h" #include <stdio.h> int main() { char treeData[] = {'A', 'B', 'D', '#', '#', 'E', '#', '#', 'C', '#', 'F'}; int index = 0; int size = sizeof(treeData) / sizeof(treeData[0]); BTNode* root = CreateBinaryTree(treeData, &index, size); printf("Level Order Traversal: "); LevelOrderTraversal(root); return 0; } ``` ### 总结 上述代码展示了如何使用队列实现二叉树的层次遍历。首先定义了队列的数据结构及其基本操作,然后实现了二叉树的创建和层次遍历功能。通过队列,可以有效地控制节点的访问顺序,从而实现广度优先的遍历策略。
评论
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

打赏作者

蓝羽飞鸟

你的鼓励将是我创作的最大动力

¥1 ¥2 ¥4 ¥6 ¥10 ¥20
扫码支付:¥1
获取中
扫码支付

您的余额不足,请更换扫码支付或充值

打赏作者

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