103.二叉树的锯齿形层序遍历 python

题目

题目描述

给你二叉树的根节点 root ，返回其节点值的 锯齿形层序遍历 。（即先从左往右，再从右往左进行下一层遍历，以此类推，层与层之间交替进行）。

示例 1：

输入：root = [3,9,20,null,null,15,7]
输出：[[3],[20,9],[15,7]]

示例 2：

输入：root = [1]
输出：[[1]]

示例 3：

输入：root = []
输出：[]

提示：

树中节点数目在范围 [0, 2000] 内
-100 <= Node.val <= 100

题解

为了实现二叉树的锯齿形层序遍历，我们可以使用广度优先搜索（BFS）的方法。具体来说，我们可以通过一个队列来逐层访问节点，并根据当前层次决定是从左到右还是从右到左添加节点值。下面是一个Python实现的例子：

def zigzagLevelOrder(root):
    if not root:
        return []

    results = []
    queue = deque([root])
    left_to_right = True

    while queue:
        level_size = len(queue)
        level_nodes = deque()

        for _ in range(level_size):
            node = queue.popleft()
            
            # 根据当前层次的方向决定如何添加节点值
            if left_to_right:
                level_nodes.append(node.val)
            else:
                level_nodes.appendleft(node.val)

            if node.left:
                queue.append(node.left)
            if node.right:
                queue.append(node.right)

        results.append(list(level_nodes))
        # 改变下一层的方向
        left_to_right = not left_to_right

    return results

代码解释：

1. TreeNode类：用于构造二叉树的节点。
2. zigzagLevelOrder函数：
   • 首先检查根节点是否为空，若为空则直接返回空列表。
   • 使用deque初始化一个队列并将根节点加入队列中，准备进行BFS。
   • 使用left_to_right布尔变量来跟踪当前层是应该从左向右还是从右向左处理。
   • 对于每一层，计算该层的节点数量level_size，并创建一个新的deque对象level_nodes用于存储当前层的节点值。
   • 在遍历当前层的所有节点时，如果left_to_right为真，则将节点值添加到level_nodes的末尾；否则添加到开头。
   • 最后，改变left_to_right的值以确保下一层按照相反的顺序处理，并将当前层的结果添加到最终结果列表results中。

此方法的时间复杂度为O(n)，其中n是树中节点的数量，因为每个节点都会被访问一次。空间复杂度也是O(n)，因为在最坏情况下队列中可能会包含所有节点。

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