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题目描述

从上到下按层打印二叉树，同一层的节点按从左到右的顺序打印，每一层打印到一行。

例如:
给定二叉树: [3,9,20,null,null,15,7],

返回其层次遍历结果：

[
  [3],
  [9,20],
  [15,7]
]

提示：

节点总数 <= 1000

题解

方法一：层序遍历 BFS

解题思路

按层打印：题目要求的二叉树的 从上至下 打印（即按层打印），又称为二叉树的 广度优先搜索（BFS）。BFS 通常借助队列的先入先出特性来实现。
每层打印到一行：将本层全部节点打印到一行，并将下一层全部节点加入队列，以此类推，即可分为多层打印。

算法流程：

特例处理：当根节点为空，则返回空列表 []；
初始化：打印结果列表 res = []，包含根节点的队列 queue = [root]；
BFS 循环：当队列 queue 为空时跳出；
1. 新建一个临时列表 tmp，用于存储当前层打印结果；
2. 当前层打印循环：循环次数为当前节点数（即队列 queue长度）；
  1. 出队：队首元素出队，记为 node；
  2. 打印：将 node.val 添加至 tmp 尾部；
  3. 添加子节点：若 node 的左（右）子节点不为空，则将左（右）子节点加入队列（queue）；
3. 将当前层结果 tmp 添加入 res。
返回值：返回打印结果列表 res 即可。

代码

class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        if(root != null) queue.add(root);
        while(!queue.isEmpty()) {
            List<Integer> tmp = new ArrayList<>();
            for(int i = queue.size(); i > 0; i--) {
                TreeNode node = queue.poll();
                tmp.add(node.val);
                if(node.left != null) queue.add(node.left);
                if(node.right != null) queue.add(node.right);
            }
            res.add(tmp);
        }
        return res;
    }
}

复杂度分析

时间复杂度 O(N) ：N 为二叉树的节点数量，即 BFS 需循环 N 次。
空间复杂度 O(N) ：最差情况下，即当树为平衡二叉树时，最多有 N/2 个树节点同时在 queue 中，使用 O(N) 大小的额外空间。

个人理解

for 循环：for(表达式1；表达式2；表达式3)，表达式1 只会执行一次，所以可以用来分层，且初始值为 queue.size()，在该循环中继续向队列中添加值也不影响分层结果。
arrayList 和 LinkedList 的区别：从下面关于 ArrayList 和 LinkedList 的区别可以看到，队列用 LinkedList 更好，存储每层数据不用频繁的插入和删除，直接用 ArrayList 即可。
1. ArrayList 的实现是基于数组，LinkedList 的实现是基于双向链表
2. 对于随机访问，ArrayList 优于 LinkedList
3. 对于插入和删除操作，LinkedList 优于 ArrayList
4. LinkedList 比 ArrayList 更占内存，因为 LinkedList 的节点除了存储数据，还存储了两个引用，一个指向前一个元素，一个指向后一个元素。
ArrayList 的一些方法：
1. 初始化：ArrayList<Object> arrayList = new ArrayList<>();
2. 大小：arrayList.size();
3. 添加：arrayList.add(new Object());
4. 判断对象是否在容器内（引用判断），返回 boolean 值：arrayList.contains(new Object());
LinkedList 的一些方法：
1. 初始化：LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>();
2. 在链表后添加元素：linkedList.add("first");
3. 在链表头部插入元素：linkedList.addFirst("addFirst");
4. 移除链表第一个元素：linkedList.remove();
5. 移除链表最后一个元素：linkedList.removeLast();
6. 查询并移除第一个元素：linkedList.poll();
7. 获取第一个元素，但不移除：linkedList.peek()

题解来源

作者：jyd
链接：leetcode-cn.com/problems/co… 来源：力扣（LeetCode）

题目来源

来源：力扣（LeetCode）
链接：leetcode-cn.com/problems/co… 著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。

leetcode每日一题系列——从上到下打印二叉树 II