【算法题解】45. N叉树的层序遍历

news2024/12/24 9:34:01

这是一道 中等难度 的题

https://leetcode.cn/problems/n-ary-tree-level-order-traversal/

题目

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

题解

树的层序遍历有一个固定的解题思路：

使用队列，一层一层的入队，然后再一层一层的按照入队顺序出队。

首先入队的是根结点，然后根节点出队，记录答案后将其子节点从左到右依次入队。

然后子节点再依次出队，出队时依然是记录答案后再将出队了的这个节点的子节点依次入队，就这样一层一层走下去。直到队列为空的时候，即遍历完成。

需要注意的是：题目要求每一层返回一个数组，所以我们需要知道每一层的节点个数（假如为 count ），那么取完 count 个节点后，再取就是下一层的节点了，就需要新开一个数组记录了。

以题目给定的示例一为例。

第二层节点是 3，2，4；共 3 个，所以取完这 3 个节点后，剩下的就是第三层了。

以 Java 代码为例：

while(!queue.isEmpty()){
    // 当前层的节点数
    int count = queue.size();

    // 当前这层入队的节点全部出队
    for(int i = 0; i < count; i++){
        // TODO 1.当前这层入队的节点一个一个的出队
        // TODO 2.记录答案
        // TODO 3.子节点依次入对列
    }
}

当队列不空的时候就一直循环取值，即外层 while 循环。

计算当前层有多少个节点，记为 count 。然后依次将这 count 个节点取出来，即内层 for 循环，这样 for 循环结束后队列中剩余的节点刚好就是下一层的所有节点，然后进入下一次 while 循环。

Java 代码实现

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

    public Node() {}

    public Node(int _val) {
        val = _val;
    }

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

class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(Node root) {

        List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
        if(root == null){
            return ans;
        }
        Queue<Node> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);

        while(!queue.isEmpty()){
            // 当前层的节点数
            int count = queue.size();
            List<Integer> depthAns = new ArrayList<>();
            for(int i = 0; i < count; i++){
                Node temp = queue.poll();
                depthAns.add(temp.val);

                // 子节点以此入队
                List<Node> children = temp.children;
                if(children != null){
                    for(Node c : children){
                        queue.offer(c);
                    }
                }
            }
            ans.add(depthAns);
        }

        return ans;
    }
}

Go 代码实现

Go 代码实现的时候，内层循环可以将 count 个节点取完后，再统一更新切片 queue。

Go语言没有队列这一数据结构，可以使用切片模拟。

/**
 * Definition for a Node.
 * type Node struct {
 *     Val int
 *     Children []*Node
 * }
 */

func levelOrder(root *Node) (ans [][]int) {
    if root == nil {
        return
    }

    queue := []*Node{root}
    // 每一层的节点个数
    count := len(queue)
    for count > 0 {
        // 每一层的答案；
        levelAns := make([]int, count)
        for i := 0; i < count; i++ {
            out := queue[i]
            levelAns[i] = out.Val

            // 子节点入队
            children := out.Children
            if children != nil {
                for _, c := range children {
                    queue = append(queue, c)
                }
            }
        }

        queue = queue[count:]
        ans = append(ans, levelAns)
        // 计算下一层节点的个数
        count = len(queue)
        
    }
    
    return
    
}