32 从上到下打印二叉树

题目一:不分行从上到下打印二叉树

    public ArrayList<Integer> printTree(TreeNode root){
        ArrayList<Integer> res = new ArrayList<>();
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        if (root == null){
            return res;
        }
        queue.add(root);
        while (!queue.isEmpty()){
            if (queue.peek().left != null){
                queue.add(queue.peek().left);
            }
            if (queue.peek().right != null){
                queue.add(queue.peek().right);
            }
            res.add(queue.poll().val);
        }
        return res;
    }

题目二:分行从上到下打印二叉树

    public ArrayList<ArrayList<Integer>> printTree(TreeNode root){
        ArrayList<ArrayList<Integer>> res = new ArrayList<>();
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        if (root == null){
            return res;
        }

        queue.add(root);
        int curLine = 1;
        int nextLine = 0;
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        while (!queue.isEmpty()){
            if (queue.peek().left != null){
                queue.add(queue.peek().left);
                nextLine++;
            }
            if (queue.peek().right != null){
                queue.add(queue.peek().right);
                nextLine++;
            }
            list.add(queue.poll().val);
            curLine--;
            if (curLine == 0){
                curLine = nextLine;
                nextLine = 0;
                res.add(new ArrayList<>(list));
                list.clear();
            }
        }
        return res;
    }

题目三:之字形打印二叉树

    public ArrayList<ArrayList<Integer>> printTree(TreeNode root){
        ArrayList<ArrayList<Integer>> res = new ArrayList<>();
        Stack<TreeNode> stack0 = new Stack<>();
        Stack<TreeNode> stack1 = new Stack<>();
        if (root == null){
            return res;
        }
        int dir = 1; //0代表从左向右打印,1代表从右向左打印
        int curLine = 1;
        int nextLine = 0;
        stack0.push(root);
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        while (!stack0.isEmpty() || !stack1.isEmpty()){
            if (dir == 1){
                if (stack0.peek().left != null){
                    stack1.push(stack0.peek().left);
                    nextLine++;
                }
                if (stack0.peek().right != null){
                    stack1.push(stack0.peek().right);
                    nextLine++;
                }
            }else {
                if (stack1.peek().right != null){
                    stack0.push(stack1.peek().right);
                    nextLine++;
                }
                if (stack1.peek().left != null){
                    stack0.push(stack1.peek().left);
                    nextLine++;
                }
            }

            if (dir == 1){
                list.add(stack0.pop().val);
            }else {
                list.add(stack1.pop().val);
            }

            curLine--;
            if (curLine == 0){
                curLine = nextLine;
                nextLine = 0;
                dir = (dir == 0 ? 1 : 0);
                res.add(new ArrayList<>(list));
                list.clear();
            }
        }
        return res;
    }
二叉树的层序遍历是一种按照从上到下、从左到右的顺序访问树中所有节点的方法。这种遍历方式可以利用队列(FIFO,先进先出)的数据结构来实现,确保每一层的节点在访问时都能按照顺序处理。 以下是一个完整的 Python 实现示例,展示了如何从上到下打印二叉树的节点: ```python class TreeNode: def __init__(self, val=0, left=None, right=None): self.val = val self.left = left self.right = right def level_order_traversal(root): if not root: return [] result = [] queue = [root] # 使用列表模拟队列,队首作为出口,队尾作为入口 while queue: # 获取当前层的节点数量 level_size = len(queue) current_level = [] for _ in range(level_size): node = queue.pop(0) # 从队列中取出一个节点 current_level.append(node.val) # 如果节点有左子节点,则将其加入队列 if node.left: queue.append(node.left) # 如果节点有右子节点,则将其加入队列 if node.right: queue.append(node.right) # 将当前层的结果添加到最终结果中 result.append(current_level) return result # 创建一个示例二叉树 # 1 # / \ # 2 3 # / \ \ # 4 5 6 root = TreeNode(1) root.left = TreeNode(2) root.right = TreeNode(3) root.left.left = TreeNode(4) root.left.right = TreeNode(5) root.right.right = TreeNode(6) # 执行层序遍历 result = level_order_traversal(root) print(result) # 输出:[[1], [2, 3], [4, 5, 6]] ``` ### 实现原理说明 1. **定义树节点**:`TreeNode` 类用于定义二叉树的节点结构,每个节点包含一个值 `val`,以及指向左右子节点的指针 `left` 和 `right`。 2. **使用队列进行层序遍历**:队列 `queue` 用于保存当前层的所有节点。初始时将根节点入队。 3. **按层处理节点**:在每次循环中,首先确定当前层有多少个节点(通过 `level_size = len(queue)` 获取),然后依次从队列中取出这些节点。 4. **访问节点并处理子节点**:对每个节点,将其值加入当前层的临时列表 `current_level`,同时将其左右子节点(如果存在)加入队列,以便在下一层处理。 5. **结果整合**:每处理完一层,将该层的结果 `current_level` 添加到最终结果列表 `result` 中。 ### 输出格式 该实现的输出是一个二维列表,其中每个子列表表示二叉树的一层节点值。例如,对于上面构造的二叉树,输出为: ```python [[1], [2, 3], [4, 5, 6]] ``` 这表示第一层只有一个节点 `1`,第二层有两个节点 `2` 和 `3`,第三层有三个节点 `4`、`5` 和 `6`。 这种方法确保了节点的访问顺序严格遵循从上到下、从左到右的原则,是实现二叉树层序遍历的标准方式[^1]。 --- ###
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