Java-之字型打印二叉树

题目描述:

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

题目描述

给定一个二叉树,返回该二叉树的之字形层序遍历,(第一层从左向右,下一层从右向左,一直这样交替)
例如:
给定的二叉树是{3,9,20,#,#,15,7},

该二叉树之字形层序遍历的结果是

[

[3],

[20,9],

[15,7]

]

示例1

输入

{1,#,2}

输出

[[1],[2]]

解题思路: 

 按之字形顺序打印二叉树需要两个栈。我们在打印某一行结点时,把下一层的子结点保存到相应的栈里。如果当前打印的是奇数层,则先保存左
 子结点再保存右子结点到一个栈里;如果当前打印的是偶数层,则先保存右子结点再保存左子结点到第二个栈里。
import java.util.*;

/*
 * public class TreeNode {
 *   int val = 0;
 *   TreeNode left = null;
 *   TreeNode right = null;
 * }
 */

public class Solution {
    /**
     * 
     * @param root TreeNode类 
     * @return int整型ArrayList<ArrayList<>>
     */
    public ArrayList<ArrayList<Integer>> zigzagLevelOrder (TreeNode root) {
        
        ArrayList<ArrayList<Integer>>  result = new ArrayList<ArrayList<Integer>>();
        if(root == null){
            return result;
        }
        
        //奇数层的栈
        Stack<TreeNode> stack1 = new Stack<>();
        //偶数层的栈
        Stack<TreeNode> stack2 = new Stack<>();
        
        int level = 1;
        
        stack1.push(root);
        
        while(!stack1.isEmpty() || !stack2.isEmpty()){
            //下面的if else if 保证了奇数、偶数每次只遍历一次 并且创建一个新的list
            ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
            
            if(level%2 == 1){
                while(!stack1.isEmpty()){

                    TreeNode temp1 = stack1.pop();
                    list.add(temp1.val);

                    //如果左节点不为null 加入stack2
                    if(temp1.left != null){
                        stack2.add(temp1.left);
                    }

                     //如果右节点不为null 加入stack2
                    if(temp1.right != null){
                        stack2.add(temp1.right);
                    }
                }
                //每一层遍历完成之后 层数+1
                level++;
                result.add(list);
            }else if(level%2 == 0){
                while(!stack2.isEmpty()){

                    TreeNode temp2 = stack2.pop();
                    list.add(temp2.val);

                     //如果右节点不为null 加入stack1
                    if(temp2.right != null){
                        stack1.add(temp2.right);
                    }

                    //如果左节点不为null 加入stack1
                    if(temp2.left != null){
                        stack1.add(temp2.left);
                    }
                }
                //每一层遍历完成之后 层数+1
                level++;
                result.add(list);
            }
            
        }
        
        return result;
    }
    
   
}

 

### Java 中实现和操作二叉树 #### 创建二叉树节点类 为了在Java中创建并操作二叉树,首先需要定义一个表示二叉树节点的类`BinTreeNode`。此类通常包含三个主要属性:数据域(data)、左子节点指针(lchild)以及右子节点指针(rchild)。下面是一个简单的例子: ```java class BinTreeNode { char data; int flag; // 用于某些特定算法中的标志位 BinTreeNode lchild, rchild; public BinTreeNode(char data, int flag, BinTreeNode lchild, BinTreeNode rchild) { this.data = data; this.flag = flag; this.lchild = lchild; this.rchild = rchild; } } ``` 此构造函数允许初始化带有字符型数据、整数类型的标志和其他两个指向左右孩子的引用的对象实例[^2]。 #### 构建一棵具体的二叉树 假设要按照给定结构建立如下所示的一棵满二叉树: ``` 1 / \ 2 2 / \ 3 3 / \ 4 4 ``` 可以利用上述定义好的`BinTreeNode`类逐步构建这棵树。这里提供了一种可能的方式来做这件事: ```java public static void main(String[] args){ // 初始化叶结点 BinTreeNode node_4_left = new BinTreeNode('4', 0, null, null); BinTreeNode node_4_right = new BinTreeNode('4', 0, null, null); // 基于叶结点创建父级结点 BinTreeNode node_3_left = new BinTreeNode('3', 0, node_4_left, node_4_right); BinTreeNode node_3_right = new BinTreeNode('3', 0, null, null); // 继续向上层构建... BinTreeNode node_2_left = new BinTreeNode('2', 0, node_3_left, node_3_right); BinTreeNode node_2_right = new BinTreeNode('2', 0, null, null); // 完成根节点的设置 BinTreeNode root = new BinTreeNode('1', 0, node_2_left, node_2_right); System.out.println("Binary Tree Created."); } ``` 这段代码展示了如何逐层地从底部向顶部构建一颗完整的二叉树,并最终返回其根节点作为整个树的入口[^3]。 #### 遍历二叉树 遍历是指访问二叉树中每一个节点的过程。常见的三种方式有先序遍历(Pre-order Traversal)、中序遍历(In-order Traversal)和后序遍历(Post-order Traversal)。以下是这些方法的具体实现: ```java // 先序遍历: 访问顺序为 "根 -> 左子树 -> 右子树" void preOrderTraversal(BinTreeNode node) { if (node == null) return; visit(node); // 处理当前节点的数据 preOrderTraversal(node.lchild); // 对左孩子做相同的操作 preOrderTraversal(node.rchild); // 对右孩子也这样做 } // 中序遍历: 访问顺序为 "左子树 -> 根 -> 右子树" void inOrderTraversal(BinTreeNode node) { if (node == null) return; inOrderTraversal(node.lchild); visit(node); inOrderTraversal(node.rchild); } // 后序遍历: 访问顺序为 "左子树 -> 右子树 -> 根" void postOrderTraversal(BinTreeNode node) { if (node == null) return; postOrderTraversal(node.lchild); postOrderTraversal(node.rchild); visit(node); } private void visit(BinTreeNode node) { System.out.print(node.data + " "); } ``` 以上提供了几种基本但重要的功能——创建二叉树及其不同形式的遍历机制。通过调整参数或扩展逻辑,还可以进一步开发更多高级特性,比如查找最大/最小值、计算高度等。
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