图解LeetCode——102. 二叉树的层序遍历

news2024/9/22 21:32:14

一、题目

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）。

二、示例

2.1> 示例 1：

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

2.2> 示例 2：

【输入】root = [1]
【输出】[[1]]

2.3> 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

三、解题思路

3.1> 思路1：广度优先遍历

根据题目要求，我们要实现二叉树的从上到下，从左向右的遍历输出。那么每一层我们将其保存到一个List中，然后所有二叉树节点都遍历完毕后，就输出List<List<Integer>> result即可。

那么我们可以首先采用广度优先遍历方式，去输出每个节点，处理方式就是首先我们来创建一个队列deque，用于暂存遍历的节点。操作伪代码如下所示：

int num； // 第N层节点个数
while(deque不为空）{
   num = deque中存储的元素个数；
     创建新的list；
   for (int i = 0; i < num; i++) {
         从deque中获得Node节点；
         将Node节点的val值保存到list中；
         将Node的左子树leftNode存放到deque中；
         将Node的右子树rightNode存放到deque中；
   }
}

其中，关键的点就是通过deque来暂存节点，以及每次从deque中获取num个节点元素。因为deque中有可能存入的是两个层中的Node节点，那么就无法区分哪些是一层的了。为了便于理解，下面我们以输入root = [3,9,20,null,null,15,7]为例，看一下具体的处理过程。

3.2> 思路2：深度优先遍历

除了广度优先，我们也可以采用深度优先算法来进行解题，这里面我们可以通过借助递归的方式，将level层级作为方法入参，然后利用list.get(level)的方式获得这个层级的节点值集合。操作步骤如下所示：

【步骤1】遍历某level层节点，如果list中没有创建该层集合，则创建，然后将节点的val值保存进去。如果已创建，则通过list.get(level)的方式获取该层集合。
【步骤2】获取leftNode传入递归方法中，并且level入参值加1；
【步骤3】获取rightNode传入递归方法中，并且level入参值加1；

以上就是深度优先遍历的解题思路，为了便于理解，下面我们以输入root = [3,9,20,null,null,15,7]为例，看一下具体的处理过程。

四、代码实现

4.1> 实现1：广度优先遍历

class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        List<List<Integer>> result = new ArrayList();
        if (root == null) return result;
        Deque<TreeNode> deque = new ArrayDeque();
        deque.addLast(root);
        int num;
        while(!deque.isEmpty()) {
            num = deque.size();
            LinkedList<Integer> item = new LinkedList<>();
            for (int i = 0; i < num; i++) {
                TreeNode node = deque.removeFirst();
                item.addLast(node.val);
                if (node.left != null) deque.addLast(node.left);
                if (node.right != null) deque.addLast(node.right);
            }
            result.add(item);
        }
        return result;
    }
}

4.2> 实现2：深度优先遍历

class Solution {
    List<List<Integer>> result = new ArrayList();
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        dfs(root, 0);
        return result;
    }

    public void dfs(TreeNode node, int level) {
        if (node == null) return;
        if (result.size() == level) result.add(new ArrayList());
        result.get(level).add(node.val);
        dfs(node.left, level + 1);
        dfs(node.right, level + 1);
    }
}