代码随想录算法训练营第十四天 | 层序遍历 10，226.翻转二叉树，101.对称二叉树 2

一、参考资料

层序遍历 10

题目链接/文章讲解/视频讲解：https://programmercarl.com/0102.%E4%BA%8C%E5%8F%89%E6%A0%91%E7%9A%84%E5%B1%82%E5%BA%8F%E9%81%8D%E5%8E%86.html

翻转二叉树（优先掌握递归）

题目链接/文章讲解/视频讲解：https://programmercarl.com/0226.%E7%BF%BB%E8%BD%AC%E4%BA%8C%E5%8F%89%E6%A0%91.html

对称二叉树（优先掌握递归）

题目链接/文章讲解/视频讲解：https://programmercarl.com/0101.%E5%AF%B9%E7%A7%B0%E4%BA%8C%E5%8F%89%E6%A0%91.html

二、层序遍历 10 - 以一打十系列

LeetCode102.二叉树的层序遍历

https://leetcode.cn/problems/binary-tree-level-order-traversal/description/

给你二叉树的根节点 root ，返回其节点值的层序遍历。（即逐层地，从左到右访问所有节点）。

示例 1：（如上图）

输入：root = [3,9,20,null,null,15,7] 输出：[[3],[9,20],[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
-1000 <= Node.val <= 1000

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    // version 1：队列法
    vector<vector<int>> levelOrder(TreeNode* root) {
        queue<TreeNode*> que;
        vector<vector<int>> res;
        if (root != NULL) que.push(root);
        while(!que.empty()) {
            
            vector<int> vec;
            int size = que.size();
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                TreeNode* node = que.front();
                que.pop();
                vec.push_back(node->val);
                if (node->left) que.push(node->left);
                if (node->right) que.push(node->right);
            }
            res.push_back(vec);
        }
        return res;
    }
};

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    // version2：递归版
    void order (TreeNode* cur, vector<vector<int>>& result, int depth) {
        if (cur == NULL) return ;
        if (result.size() == depth) result.push_back(vector<int>());
        result[depth].push_back(cur->val);
        order(cur->left, result, depth + 1);
        order(cur->right, result, depth + 1);
    }
    vector<vector<int>> levelOrder(TreeNode* root) {
        vector<vector<int>> result;
        int depth = 0;
        order(root, result, depth);
        return result;
    }
};
// 记忆中 递归法不是很理解呢

LeetCode107.二叉树的层次遍历II

https://leetcode.cn/problems/binary-tree-level-order-traversal-ii/description/

给你二叉树的根节点 root ，返回其节点值自底向上的层序遍历。（即按从叶子节点所在层到根节点所在的层，逐层从左向右遍历）

示例 1：（如上图）

输入：root = [3,9,20,null,null,15,7] 输出：[[15,7],[9,20],[3]]
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
-1000 <= Node.val <= 1000

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<vector<int>> levelOrderBottom(TreeNode* root) {
        queue<TreeNode*> que;
        vector<vector<int>> res;
        if (root != NULL) que.push(root);
        while (!que.empty()) {
            int size = que.size();
            vector<int> vec;
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                TreeNode* node = que.front();
                que.pop();
                vec.push_back(node->val);
                if (node->left) que.push(node->left);
                if (node->right) que.push(node->right);
            }
            res.push_back(vec);
        }
        reverse(res.begin(), res.end());
        return res;
    }
};

LeetCode199.二叉树的右视图

https://leetcode.cn/problems/binary-tree-right-side-view/description/

给定一个二叉树的根节点 root，想象自己站在它的右侧，按照从顶部到底部的顺序，返回从右侧所能看到的节点值。

示例 1:

输入: [1,2,3,null,5,null,4] 输出: [1,3,4]
示例 2:
输入: [1,null,3] 输出: [1,3]
示例 3:
输入: [] 输出: []
提示:
二叉树的节点个数的范围是 [0,100]
-100 <= Node.val <= 100

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> rightSideView(TreeNode* root) {
        queue<TreeNode*> que;
        vector<int> res;
        if (root != NULL) que.push(root);
        while (!que.empty()) {
            int size = que.size();
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                TreeNode* node = que.front();
                que.pop();
                if (i == (size - 1)) res.push_back(node->val);
                if (node->left) que.push(node->left);
                if (node->right) que.push(node->right);
            }
        }
        return res;
    }
};

LeetCode637.二叉树的层平均值

https://leetcode.cn/problems/average-of-levels-in-binary-tree/description/

给定一个非空二叉树的根节点 root , 以数组的形式返回每一层节点的平均值。与实际答案相差 10-5 以内的答案可以被接受。

示例 1：
输入：root = [3,9,20,null,null,15,7] 输出：[3.00000,14.50000,11.00000] 解释：第 0 层的平均值为 3,第 1 层的平均值为 14.5,第 2 层的平均值为 11 。因此返回 [3, 14.5, 11] 。
示例 2:
输入：root = [3,9,20,15,7] 输出：[3.00000,14.50000,11.00000]
提示：
树中节点数量在 [1, 10^4] 范围内
-2^31 <= Node.val <= 2^31 - 1

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<double> averageOfLevels(TreeNode* root) {
        queue<TreeNode*> que;
        vector<double> avg;
        if (root != NULL) que.push(root);
        while (!que.empty()) {
            int size = que.size();
            long sum = 0;
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                TreeNode* node = que.front();
                que.pop();
                sum += node->val;
                if (node->left) que.push(node->left);
                if (node->right) que.push(node->right);
            }
            avg.push_back(sum*1.0 / size);
            sum = 0;
        }
        return avg;
    }
};

LeetCode429.N叉树的层序遍历

https://leetcode.cn/problems/binary-tree-right-side-view/description/

示例一图片：

示例二图片：

给定一个 N 叉树，返回其节点值的层序遍历。（即从左到右，逐层遍历）。
树的序列化输入是用层序遍历，每组子节点都由 null 值分隔（参见示例）。

示例 1：
输入：root = [1,null,3,2,4,null,5,6] 输出：[[1],[3,2,4],[5,6]]
示例 2：
输入：root = [1,null,2,3,4,5,null,null,6,7,null,8,null,9,10,null,null,11,null,12,null,13,null,null,14] 输出：[[1],[2,3,4,5],[6,7,8,9,10],[11,12,13],[14]]
提示：
树的高度不会超过 1000
树的节点总数在 [0, 10^4] 之间

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:
    int val;
    vector<Node*> children;

    Node() {}

    Node(int _val) {
        val = _val;
    }

    Node(int _val, vector<Node*> _children) {
        val = _val;
        children = _children;
    }
};
*/

class Solution {
public:
    vector<vector<int>> levelOrder(Node* root) {
        queue<Node*> que;
        vector<vector<int>> res;
        if (root != NULL) que.push(root);
        while (!que.empty()) {
            int size = que.size();
            vector<int> vec;
            for (int i = 0; i < size; i++){
                Node* node = que.front();
                que.pop();
                vec.push_back(node->val);
                // 将节点孩子加入队列
                for (int j = 0; j < node->children.size(); j++) {
                    if (node->children[j]) que.push(node->children[j]);
                }
            }
            res.push_back(vec);
        }
        return res;
    }
};

LeetCode515.在每个树行中找最大值

https://leetcode.cn/problems/find-largest-value-in-each-tree-row/description/

给定一棵二叉树的根节点 root ，请找出该二叉树中每一层的最大值。
示例1：
输入: root = [1,3,2,5,3,null,9] 输出: [1,3,9]
示例2：
输入: root = [1,2,3] 输出: [1,3]
提示：
二叉树的节点个数的范围是 [0,10^4]
-2^31 <= Node.val <= 2^31 - 1

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> largestValues(TreeNode* root) {
        queue<TreeNode*> que;
        vector<int> res;
        if (root != NULL) que.push(root);
        while (!que.empty()) {
            int size = que.size();
            int maxValue = INT_MIN;
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                TreeNode* node = que.front();
                que.pop();
                maxValue = node->val > maxValue ? node->val : maxValue;
                if (node->left) que.push(node->left);
                if (node->right) que.push(node->right);
            }
            res.push_back(maxValue);
        }
        return res;
    }
};

LeetCode116.填充每个节点的下一个右侧节点指针

https://leetcode.cn/problems/populating-next-right-pointers-in-each-node/description/

给定一个完美二叉树，其所有叶子节点都在同一层，每个父节点都有两个子节点。二叉树定义如下：
struct Node { int val; Node *left; Node *right; Node *next; }
填充它的每个 next 指针，让这个指针指向其下一个右侧节点。如果找不到下一个右侧节点，则将 next 指针设置为 NULL。
初始状态下，所有 next 指针都被设置为 NULL。

示例 1：（如上图）
输入：root = [1,2,3,4,5,6,7] 输出：[1,#,2,3,#,4,5,6,7,#] 解释：给定二叉树如图 A 所示，你的函数应该填充它的每个 next 指针，以指向其下一个右侧节点，如图 B 所示。序列化的输出按层序遍历排列，同一层节点由 next 指针连接，'#' 标志着每一层的结束。
示例 2:
输入：root = [] 输出：[]
提示：
树中节点的数量在 [0, 2^12 - 1] 范围内
-1000 <= node.val <= 1000
进阶：
你只能使用常量级额外空间。
使用递归解题也符合要求，本题中递归程序占用的栈空间不算做额外的空间复杂度。

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:
    int val;
    Node* left;
    Node* right;
    Node* next;

    Node() : val(0), left(NULL), right(NULL), next(NULL) {}

    Node(int _val) : val(_val), left(NULL), right(NULL), next(NULL) {}

    Node(int _val, Node* _left, Node* _right, Node* _next)
        : val(_val), left(_left), right(_right), next(_next) {}
};
*/

class Solution {
public:
    Node* connect(Node* root) {
        queue<Node*> que;
        if (root != NULL) que.push(root);
        while (!que.empty()){
            int size = que.size();
            Node* nodePre;
            Node* node;
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                if (i == 0) {
                    nodePre = que.front();
                    que.pop();
                    node = nodePre;
                } else {
                    node = que.front();
                    que.pop();
                    nodePre->next = node;
                    nodePre = nodePre->next;
                }
                if (node->left) que.push(node->left);
                if (node->right) que.push(node->right);
            }
            nodePre->next = NULL;
        }
        return root;
    }
};

LeetCode117.填充每个节点的下一个右侧节点指针II——代码和上个题一模一样

https://leetcode.cn/problems/populating-next-right-pointers-in-each-node-ii/description/

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:
    int val;
    Node* left;
    Node* right;
    Node* next;

    Node() : val(0), left(NULL), right(NULL), next(NULL) {}

    Node(int _val) : val(_val), left(NULL), right(NULL), next(NULL) {}

    Node(int _val, Node* _left, Node* _right, Node* _next)
        : val(_val), left(_left), right(_right), next(_next) {}
};
*/

class Solution {
public:
    Node* connect(Node* root) {
        queue<Node*> que;
        if (root != NULL) que.push(root);
        while (!que.empty()) {
            int size = que.size();
            Node* nodePre;
            Node* node;
            for (int i = 0; i <size; i++) {
                if (i == 0) {
                    nodePre = que.front();
                    que.pop();
                    node = nodePre;
                } else {
                    node = que.front();
                    que.pop();
                    nodePre->next = node;
                    nodePre = nodePre->next;
                }
                if (node->left) que.push(node->left);
                if (node->right) que.push(node->right);
            }
            nodePre->next = NULL;
        }
        return root;
    }
};

LeetCode104.二叉树的最大深度

https://leetcode.cn/problems/maximum-depth-of-binary-tree/description/

给定一个二叉树，找出其最大深度。
二叉树的深度为根节点到最远叶子节点的最长路径上的节点数。
说明: 叶子节点是指没有子节点的节点。
示例：
给定二叉树 [3,9,20,null,null,15,7]，
3 / \ 9 20 / \ 15 7
返回它的最大深度 3 。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    int maxDepth(TreeNode* root) {
        int depth = 0;
        if (root == NULL) return 0;
        queue<TreeNode*> que;
        que.push(root);
        while (!que.empty()) {
            int size = que.size();
            depth++;
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                TreeNode* node = que.front();
                que.pop();
                if (node->left) que.push(node->left);
                if (node->right) que.push(node->right);
            }
        }
        return depth;
    }
};

LeetCode111.二叉树的最小深度

https://leetcode.cn/problems/minimum-depth-of-binary-tree/description/

给定一个二叉树，找出其最小深度。
最小深度是从根节点到最近叶子节点的最短路径上的节点数量。
说明：叶子节点是指没有子节点的节点。

示例 1：
输入：root = [3,9,20,null,null,15,7] 输出：2
示例 2：
输入：root = [2,null,3,null,4,null,5,null,6] 输出：5
提示：
树中节点数的范围在 [0, 105] 内
-1000 <= Node.val <= 1000

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    int minDepth(TreeNode* root) {
        if (root == NULL) return 0;
        int depth = 0;
        queue<TreeNode*> que;
        que.push(root);
        while (!que.empty()) {
            int size = que.size();
            depth++;
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                TreeNode* node = que.front();
                que.pop();
                if (node->left) que.push(node->left);
                if (node->right) que.push(node->right);
                if (!node->left && !node->right) {
                    return depth;
                }
            }
        }
        return depth;

    }
};

三、翻转二叉树（优先掌握递归）

https://leetcode.cn/problems/invert-binary-tree/description/

给你一棵二叉树的根节点 root ，翻转这棵二叉树，并返回其根节点。
示例 1：（如上图）
输入：root = [4,2,7,1,3,6,9] 输出：[4,7,2,9,6,3,1]
示例 2：
输入：root = [2,1,3] 输出：[2,3,1]
示例 3：
输入：root = [] 输出：[]

提示：
树中节点数目范围在 [0, 100] 内
-100 <= Node.val <= 100

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    // version 1: 广度优先遍历
    TreeNode* invertTree(TreeNode* root) {
        queue<TreeNode*> que;
        if (root != NULL) que.push(root);
        while (!que.empty()) {
            int size = que.size();
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                TreeNode* node = que.front();
                que.pop();
                swap (node->left, node->right);
                if (node->left) que.push(node->left);
                if (node->right) que.push(node->right);
            }
        }
        return root;
    }
};

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    // version2: 递归法
    TreeNode* invertTree(TreeNode* root) {
        if (root == NULL) return root;
        swap(root->left, root->right);  // 中
        invertTree(root->left);         // 左
        invertTree(root->right);        // 右
        return root;
    }
};

或
class Solution {
public:
    // version2: 递归法
    TreeNode* invertTree(TreeNode* root) {
        if (root == NULL) return root;
        
        invertTree(root->left);         // 左
        invertTree(root->right);        // 右
        swap(root->left, root->right);  // 中
        return root;
    }
};

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    // version3: 迭代法 —— 使用栈
    TreeNode* invertTree(TreeNode* root) {
        if (root == NULL) return root;
        stack<TreeNode*> st;
        st.push(root);
        while (!st.empty()) {
            TreeNode* node = st.top();   // 中
            st.pop();
            swap(node->left, node->right);
            if (node->left) st.push(node->left);
            if (node->right) st.push(node->right);
        }
        return root;
    }
};

或

class Solution {
public:
    // version3: 迭代法 —— 使用栈
    TreeNode* invertTree(TreeNode* root) {
        if (root == NULL) return root;
        stack<TreeNode*> st;
        st.push(root);
        while (!st.empty()) {
            TreeNode* node = st.top();   // 中
            st.pop();
            swap(node->left, node->right);
            
            if (node->right) st.push(node->right);
            if (node->left) st.push(node->left);
        }
        return root;
    }
};

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
//version4：统一迭代法，这种写法记不住
    TreeNode* invertTree(TreeNode* root) {
        stack<TreeNode*> st;
        if (root != NULL) st.push(root);
        while (!st.empty()) {
            TreeNode* node = st.top();
            if (node != NULL) {
                st.pop();
                if (node->right) st.push(node->right);  // 右
                if (node->left) st.push(node->left);    // 左
                st.push(node);                          // 中
                st.push(NULL);
            } else {
                st.pop();
                node = st.top();
                st.pop();
                swap(node->left, node->right);          // 节点处理逻辑
            }
        }
        return root;
    }
};

四、对称二叉树（优先掌握递归）

https://leetcode.cn/problems/symmetric-tree/description/

给你一个二叉树的根节点 root ，检查它是否轴对称。

示例 1：（如上图）
输入：root = [1,2,2,3,4,4,3] 输出：true
示例 2：
输入：root = [1,2,2,null,3,null,3] 输出：false
提示：
树中节点数目在范围 [1, 1000] 内
-100 <= Node.val <= 100

进阶：你可以运用递归和迭代两种方法解决这个问题吗？

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    bool compare(TreeNode* left, TreeNode* right) {
        // 首先排除空节点的情况
        if (left == NULL && right != NULL) return false;
        else if (left != NULL && right == NULL) return false;
        else if (left == NULL && right == NULL) return true;
        // 排除了空节点，再排除数值不相同的情况
        else if (left->val != right->val) return false;

        // 此时就是：左右节点都不为空，且数值相同的情况
        // 此时才做递归，做下一层的判断
        bool outside = compare(left->left, right->right);   // 左子树：左、 右子树：右
        bool inside = compare(left->right, right->left);    // 左子树：右、 右子树：左
        bool isSame = outside && inside;                    // 左子树：中、 右子树：中 （逻辑处理）
        return isSame;

    }
    bool isSymmetric(TreeNode* root) {
        if (root == NULL) return true;
        return compare(root->left, root->right);
    }
};

迭代法：（还没掌握）

https://programmercarl.com/0101.%E5%AF%B9%E7%A7%B0%E4%BA%8C%E5%8F%89%E6%A0%91.html#%E8%BF%AD%E4%BB%A3%E6%B3%95

当日不写总结就忘记刷题时的真实感受了呜呜呜，继续补博客

刷题加油鸭~~