LeetCode-102.题: 二叉树的层序遍历(原创)

【题目描述】

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:

输入:root = [3,9,20,null,null,15,7]

输出:[[3],[9,20],[15,7]]

【题目链接】 . - 力扣(LeetCode)

【解题代码】

java 复制代码
package tree.binarytree;

import java.util.*;

public class LevelOrderTraversal {
    public static void main(String[] args) {
        Integer[] array = new Integer[]{1,2,3,4,null,null,5};
        TreeNode root = TreeNode.constructTree(array);
        List<List<Integer>> lists = new LevelOrderTraversal().levelOrder(root);
        lists.forEach(l -> System.out.println(Arrays.toString(l.toArray())));
    }

    private List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        // 特殊情况处理,如果树根节点为空,返回空列表
        if (root == null) return new ArrayList<>();

        // 定义一个队列,临时存放所访问的树节点
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        // 首先将树的根节点放入队列中
        queue.add(root);
        TreeNode node;
        // 存储所有层节点列表的列表
        List<List<Integer>> lists = new ArrayList<>();
        // 初始化当前父节点个数为1(即根节点),以及子节点个数
        int curLevelCount = 1, nextLevelCount = 0;
        // 当前层节点列表
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        while (curLevelCount > 0) {
            // 从队列里弹出一个父节点,并将父节点数据减1
            node = queue.poll();
            curLevelCount--;
            // 将此父节点放入当前层节点列表
            list.add(node.val);
            // 如果此节点左子节点不为空,放入队列中,并将子节点数目加1
            if (node.left != null) {
                queue.add(node.left);
                nextLevelCount++;
            }
            // 如果此节点右子节点不为空,放入队列中,并将子节点数目加1
            if (node.right != null) {
                queue.add(node.right);
                nextLevelCount++;
            }
            // 如果当前层父节点访问完毕
            if (curLevelCount == 0){
                // 将当前层节点,拷贝到结果列表中,并进行清空
                lists.add(new ArrayList<>(list));
                list.clear();
                // 然后将下一层所有节点作为当前层节点,重启新一轮的遍历
                curLevelCount = nextLevelCount;
                nextLevelCount = 0;
            }
        }
        // 最后返回结果
        return lists;
    }
}

【解题思路】

我们之前数据结构学习树遍历的内容,一般都是左、中、右三种遍历循序,按树的层次遍历还没处理过,需要自行思考,不能借鉴教科书了,深入反复思考,得出以下几个要点

  1. 第一层就一个节点,树的根节点,第二层就是根节点的左右子节点,第三层就是根节点的左右子节点的所有左右子节点,后面以此类推。。。
  2. 每次我们可以在队列中保存当前层的树节点,然后一一弹出,放入当前层列表中,并将其子节点放入队列中
  3. 当前层访问结束后,剩下的就是当前层的下一层所有节点。将其设置为新的当前层,反复循环处理即可

按照这个思路,很快就写出算法代码,并提交成功,解题步骤如下:

【解题步骤】

  1. 定义当前层树节点列表以及结果所有层节点列表

    java 复制代码
    // 定义一个队列,临时存放所访问的树节点
    Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
    // 存储所有层节点列表的列表
    List<List<Integer>> lists = new ArrayList<>();
  2. 定义一个队列,临时存放所访问的树节点,首先将树的根节点放入队列中

    java 复制代码
    // 定义一个队列,临时存放所访问的树节点
    Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
    // 存储所有层节点列表的列表
    queue.add(root);
  3. 初始化当前父节点个数为1(即根节点),以及子节点个数

    java 复制代码
    int curLevelCount = 1, nextLevelCount = 0;
  4. 依次遍历当前层所有节点,一一从队列里弹出,放入当前层节点列表

    java 复制代码
    while (curLevelCount > 0) {
        // 从队列里弹出一个父节点,并将父节点数据减1
        node = queue.poll();
        curLevelCount--;
        // 将此父节点放入当前层节点列表
        list.add(node.val);
  5. 将其左右子节点作为下一层节点加入队列中

    java 复制代码
    // 如果此节点左子节点不为空,放入队列中,并将子节点数目加1
    if (node.left != null) {
        queue.add(node.left);
        nextLevelCount++;
    }
    // 如果此节点右子节点不为空,放入队列中,并将子节点数目加1
    if (node.right != null) {
        queue.add(node.right);
        nextLevelCount++;
    }
  6. 如果当前层所有节点遍历完毕,将当前层节点,拷贝到结果列表中,并进行清空,然后将下一层所有节点作为当前层节点,重启新一轮的遍历

    java 复制代码
    ​
    // 如果当前层父节点访问完毕
    if (curLevelCount == 0){
        // 将当前层节点,拷贝到结果列表中,并进行清空
        lists.add(new ArrayList<>(list));
        list.clear();
        // 然后将下一层所有节点作为当前层节点,重启新一轮的遍历
        curLevelCount = nextLevelCount;
        nextLevelCount = 0;
    }
    
    ​
  7. 最后返回结果

    java 复制代码
    return lists;

【思考总结】

  1. 这道理的关键点在于"自顶向下,一层接一层交替访问树节点";
  2. 算法设计时,可以考虑最简单的情况,试探思考其运行逻辑应该是什么样的
  3. 还是要有精细化的逻辑思维,层次分明,这样在复杂的逻辑也不会乱;
  4. LeetCode解题之前,可以看提示,但一定不要看题解,看了就"破功"了!
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