阿里淘天/京东 CodeTop LeetCode103.二叉树的锯齿形层序遍历

1.思路：要求二叉树的层序遍历的打印顺序交替变化。考虑层序遍历 + 双端队列。利用双端队列的两端皆可添加元素的特性，设打印列表（双端队列）tmp，并规定：

（1）偶数层（第0层也是偶数层）：从左到右正常顺序。

（2）奇数层：从右到左反转顺序。

2.过程：

（1）特例处理：当树的根节点为空时，直接返回空列表[]。

（2）初始化：打印结果空列表res，包含根节点的双端队列deque。

（3）BFS循环：当deque为空时跳出。

（a）新建列表tmp，用于临时存储当前层的打印结果。

（b）当前层循环打印：循环次数为当前层的节点数（即deque的长度）。

------出队：队首元素出队，记为node。

------打印：若为奇数层，将node.val添加至tmp尾部；否则，添加至tmp头部。

------添加子节点：若node的左（右）子节点不为空，则加入deque。

（c）将当前层的结果tmp转化为list并添加入res。

（4）返回值：返回打印结果列表res即可。

复杂度分析：

（1）时间复杂度：O(n)，其中n为二叉树的节点数量，即BFS需要循环n次，占用O(n)。双端队列的队首和队尾的添加和删除操作的时间复杂度均为O(1)。

（2）空间复杂度：O(n)，最差情况下，即当树为满二叉树时，最多有n/2个树节点同时在deque中，使用O(n)大小的额外空间。

附代码：

java 复制代码

class Solution {
    public List<List<Integer>> zigzagLevelOrder(TreeNode root) {
        if(root == null){
            return new ArrayList<>();
        }
        LinkedList<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        queue.add(root);
        while (queue.size() > 0) {
            int size = queue.size();
            List<Integer> tmp = new ArrayList<>();
            for(int i = 0;i < size;i++) {
                TreeNode t = queue.remove();
                if (res.size() % 2 == 0){
                    tmp.addLast(t.val);
                }else{
                    tmp.addFirst(t.val);
                } 
                if (t.left != null){
                    queue.add(t.left);
                }
                if(t.right != null){
                    queue.add(t.right);
                }
            }
            res.add(tmp);
        }
        return res;
    }
}

ACM模式：

java 复制代码

import java.util.Scanner;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.LinkedList;

// 定义二叉树节点类
class TreeNode {
    int val;
    TreeNode left;
    TreeNode right;

    TreeNode(int val) {
        this.val = val;
        this.left = null;
        this.right = null;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        // 读取输入的一行，并去除首尾空格
        String input = scanner.nextLine().trim();

        // 构建二叉树
        TreeNode root = buildTree(input);

        // 获取锯齿形层序遍历结果
        Solution solution = new Solution();
        List<List<Integer>> result = solution.zigzagLevelOrder(root);

        // 输出结果：每层占一行，节点之间用空格分隔
        for (List<Integer> list : result) {
            for (int j = 0; j < list.size(); j++) {
                System.out.print(list.get(j));
                if (j < list.size() - 1) {
                    System.out.print(" ");
                }
            }
            System.out.println();
        }

        scanner.close();
    }

    // 根据输入字符串构建二叉树（层序遍历格式，null表示空节点）
    private static TreeNode buildTree(String input) {
        if (input == null || input.length() == 0) {
            return null;
        }

        String[] values = input.split(" ");
        if (values.length == 0 || values[0].equals("null")) {
            return null;
        }

        TreeNode root = new TreeNode(Integer.parseInt(values[0]));
        LinkedList<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.add(root);
        int i = 1;

        while (!queue.isEmpty() && i < values.length) {
            TreeNode current = queue.remove();

            // 处理左子节点
            if (i < values.length && !values[i].equals("null")) {
                current.left = new TreeNode(Integer.parseInt(values[i]));
                queue.add(current.left);
            }
            i++;

            // 处理右子节点
            if (i < values.length && !values[i].equals("null")) {
                current.right = new TreeNode(Integer.parseInt(values[i]));
                queue.add(current.right);
            }
            i++;
        }

        return root;
    }
}

// 解题类，包含锯齿形层序遍历的方法
class Solution {
    public List<List<Integer>> zigzagLevelOrder(TreeNode root) {
        if(root == null){
            return new ArrayList<>();
        }
        LinkedList<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        queue.add(root);
        while (queue.size() > 0) {
            int size = queue.size();
            List<Integer> tmp = new ArrayList<>();
            for(int i = 0;i < size;i++) {
                TreeNode t = queue.remove();
                if (res.size() % 2 == 0){
                    tmp.addLast(t.val);
                }else{
                    tmp.addFirst(t.val);
                } 
                if (t.left != null){
                    queue.add(t.left);
                }
                if(t.right != null){
                    queue.add(t.right);
                }
            }
            res.add(tmp);
        }
        return res;
    }
}