天梯2021 L2-11.完全二叉树的层序遍历(25分)【递归】

本文介绍如何通过后序遍历算法逆推出完全二叉树的层序遍历结果,提供了一个C++代码示例,并解释了思路。适合理解完全二叉树结构及其遍历顺序的转换过程。

Date:2022.04.14
题意描述:
一个二叉树,如果每一个层的结点数都达到最大值,则这个二叉树就是完美二叉树。对于深度为 D 的,有 N 个结点的二叉树,若其结点对应于相同深度完美二叉树的层序遍历的前 N 个结点,这样的树就是完全二叉树。
给定一棵完全二叉树的后序遍历,请你给出这棵树的层序遍历结果。
输入格式:
输入在第一行中给出正整数 N(≤30),即树中结点个数。第二行给出后序遍历序列,为 N 个不超过 100 的正整数。同一行中所有数字都以空格分隔。
输出格式:
在一行中输出该树的层序遍历序列。所有数字都以 1 个空格分隔,行首尾不得有多余空格。
输入样例:
8
91 71 2 34 10 15 55 18
输出样例:
18 34 55 71 2 10 15 91

思路:给定后序遍历。若我们假设一个序列12345678为层序遍历,将其按左右根的顺序递归,递归后序列的顺序84526731即为这个序列对应的后序遍历序列,反之我们已知后续遍历自然可推层序遍历。假设层序是a,后续是b,已知后续求层序即:a[8]=b[1]、a[4]=b[2]…

代码如下:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
<think>好的,我现在需要处理用户关于PTA平台上完全二叉树层序遍历的问题。首先,我要确认用户的具体需求。用户提到了PTA平台,这是个编程练习平台,通常涉及数据结构和算法的题目。完全二叉树层序遍历可能是道编程题,用户需要实现该算法。 首先,我需要回忆完全二叉树的定义。根据用户提供的引用[^1],完全二叉树的结点对应于相同深度完美二叉树层序遍历的前N个结点。这意味着在完全二叉树中,除了最后层可能不满外,其他层都达到最大结点数,且最后层结点从左到右连续排列。这点很重要,因为层序遍历的实现需要考虑结构特性。 接下来,层序遍历通常使用队列来实现。但完全二叉树的结构特性可能允许不使用队列,而是直接利用数组的下标关系来进行遍历。因为完全二叉树的结点在数组中按层序存储,没有空隙,所以可以通过下标计算父结点、左孩子和右孩子的位置。例如,对于结点i(从0开始),左孩子是2i+1,右孩子是2i+2,父结点是(i-1)//2。 用户可能需要的是如何根据输入数据(比如数组)重建完全二叉树,并进行层序遍历。或者题目可能给出层序遍历的结果,要求验证是否为完全二叉树。不过根据用户的问题,重点在实现层序遍历算法。 通常,层序遍历的实现步骤是: 1. 创建个队列,将根结点入队。 2. 循环执行:取出队首结点,访问该结点,将其左右子结点入队,直到队列为空。 但对于完全二叉树,如果以数组形式存储,层序遍历的顺序就是数组元素的顺序,所以直接遍历数组即可。这可能是个关键点,用户的问题是否涉及到这点? 例如,PTA题目可能给出个数组,要求输出层序遍历的结果,这时候直接按顺序输出数组元素即可。但如果是给定其他结构的数据,比如需要构建完全二叉树然后进行层序遍历,那么可能需要不同的方法。 需要确认题目的具体要求。假设题目是给定完全二叉树的数组表示,要求输出层序遍历结果,那么答案就是直接输出数组元素。但如果题目是给定完全二叉树的链式结构,需要层序遍历,那么需要队列实现。 根据引用[^1],完全二叉树的结点对应于层序遍历的前N个结点,因此其数组存储形式本身就是层序遍历的结果。所以可能题目是要求根据输入数据(如数组)重建树结构,或者直接处理数组。 可能PTA题目中的输入是个数组,表示完全二叉树的层序存储,要求进行某种操作,比如验证是否为完全二叉树,或者进行遍历。但用户的问题是关于实现层序遍历算法,因此需要明确如何根据输入结构来输出层序遍历结果。 例如,如果输入是完全二叉树的数组,那么层序遍历就是数组的顺序。但如果输入是其他形式,比如先序或中序遍历,需要构建树再进行层序遍历,则需不同的方法。但PTA题目通常可能直接给出数组形式,所以层序遍历结果即数组本身。 但用户可能需要的是如何实现层序遍历算法,即使输入是链式结构。例如,假设题目给出完全二叉树的链式结构,要求输出层序遍历的序列。这时候需要标准的层序遍历方法,即使用队列。 综上,可能的实现方法有两种情况: 1. 输入是数组形式:直接输出数组元素即为层序遍历2. 输入是链式结构:使用队列进行层序遍历。 根据PTA题目的常见情况,可能题目是给定完全二叉树的数组表示,层序遍历就是数组顺序。但可能题目需要根据其他输入构建完全二叉树,然后进行层序遍历。例如,题目可能给出结点数N和每个结点的值,要求输出层序遍历结果。这时候需要将结点按层序填充到数组中,然后输出。 例如,引用[^1]中提到,完全二叉树的结点对应于完美二叉树层序遍历的前N个结点,所以存储时按层序排列,没有空缺。因此,若输入是按照层序给出的数组,直接输出即可。 因此,可能的算法实现步骤为: - 读取输入数组,其中元素按完全二叉树的层序排列。 - 直接输出数组中的元素顺序。 但如果题目要求的是根据输入的树结构(如通过父结点和子结点关系),则需要构建树,再用队列进行层序遍历。但这种情况在PTA中可能较少,因为数组形式更易处理。 因此,回答用户时需要情况讨论,可能以数组形式处理的情况为主,同时介绍队列方法。例如,给出两种可能的实现方式,根据题目具体要求选择。 此外,需要确保代码正确,符合Python语法。例如,数组直接遍历输出,或者使用队列进行遍历。 可能的Python代码示例: 情况1:输入数组即层序遍历结果: ```python def level_order_traversal(arr): return arr ``` 情况2:链式结构,使用队列: ```python class Node: def __init__(self, val): self.val = val self.left = None self.right = None def level_order(root): if not root: return [] queue = [root] result = [] while queue: node = queue.pop(0) result.append(node.val) if node.left: queue.append(node.left) if node.right: queue.append(node.right) return result ``` 但根据用户提到的PTA题目,可能输入是数组形式,所以直接输出即可。例如,假设题目输入是数组,要求输出层序遍历,那么直接打印数组元素即可。 需要结合引用中的定义,完全二叉树的层序存储即为数组顺序,因此无需额外处理。例如,题目可能是给定完全二叉树的数组,输出其层序遍历,此时直接返回数组。 综上,回答用户时需要明确说明完全二叉树的结构特性,即其数组存储即为层序遍历结果,因此实现方法简单。如果题目要求根据其他输入结构处理,则需使用队列方法。同时提供代码示例,并可能结合PTA题目的具体输入格式进行析。</think>根据PTA平台关于完全二叉树层序遍历的问题,实现方法可基于其结构特性进行优化。完全二叉树的结点在层序遍历中按顺序连续排列,因此其数组存储形式可直接视为层序遍历结果[^1]。 ### 实现方法 1. **数组直接输出法** 若输入数据以数组形式存储完全二叉树,则直接按数组顺序输出即可: ```python def level_order(arr): return ' '.join(map(str, arr)) ``` 2. **队列遍历法** 若输入为链式结构,需使用队列实现标准层序遍历: ```python from collections import deque class TreeNode: def __init__(self, val=0, left=None, right=None): self.val = val self.left = left self.right = right def level_order(root): if not root: return [] result = [] queue = deque([root]) while queue: node = queue.popleft() result.append(node.val) if node.left: queue.append(node.left) if node.right: queue.append(node.right) return result ``` ### 关键点 - **结构特性**:完全二叉树的数组存储已满足层序要求,无需额外遍历[^1]。 - **输入处理**:需根据题目给定的输入格式(数组或链式结构)选择对应方法。
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