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题目描述

完全二叉树是每一层（除最后一层外）都是完全填充（即，节点数达到最大）的，并且所有的节点都尽可能地集中在左侧。

设计一种算法，将一个新节点插入到一个完整的二叉树中，并在插入后保持其完整。

实现 CBTInserter 类:

CBTInserter(TreeNode root) 使用头节点为 root 的给定树初始化该数据结构； CBTInserter.insert(int v) 向树中插入一个值为 Node.val == val的新节点 TreeNode。使树保持完全二叉树的状态，并返回插入节点 TreeNode 的父节点的值； CBTInserter.get_root() 将返回树的头节点。

示例 1：


输入
["CBTInserter", "insert", "insert", "get_root"]
[[[1, 2]], [3], [4], []]
输出
[null, 1, 2, [1, 2, 3, 4]]

解释
CBTInserter cBTInserter = new CBTInserter([1, 2]);
cBTInserter.insert(3);  // 返回 1
cBTInserter.insert(4);  // 返回 2
cBTInserter.get_root(); // 返回 [1, 2, 3, 4]

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode.cn/problems/complete-binary-tree-inserter
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思路分析

今天的的算法题目是设计类题目。题目描述比较长，我们跟着例子来理解。首先完全二叉树的定义已经给出了。是每一层（除最后一层外）都是完全填充（即，节点数达到最大）的，并且所有的节点都尽可能地集中在左侧。根据这个提示，我们可以按照层来考虑。
层序遍历，一般是 BFS，我们一般使用队列这种数据结构，每一层都从左到右依次添加节点。当插入新的节点 child 的时候，先在队列中找 parent 节点，判断 parent 的左右子节点情况。如果左右子节点有空的情况，则插入，如果左右子节点都满了，则出队。然后把 child 节点插入队列中。
具体实现代码如下，供参考。

通过代码

class CBTInserter {
    Queue<TreeNode> candidate;
    TreeNode root;

    public CBTInserter(TreeNode root) {
        this.candidate = new ArrayDeque<TreeNode>();
        this.root = root;

        Queue<TreeNode> queue = new ArrayDeque<TreeNode>();
        queue.offer(root);

        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode node = queue.poll();
            if (node.left != null) {
                queue.offer(node.left);
            }
            if (node.right != null) {
                queue.offer(node.right);
            }
            if (!(node.left != null && node.right != null)) {
                candidate.offer(node);
            }
        }
    }

    public int insert(int val) {
        TreeNode child = new TreeNode(val);
        TreeNode node = candidate.peek();
        int ret = node.val;
        if (node.left == null) {
            node.left = child;
        } else {
            node.right = child;
            candidate.poll();
        }
        candidate.offer(child);
        return ret;
    }

    public TreeNode get_root() {
        return root;
    }
}

总结

二叉树是我们最常见的数据结构，考察题型众多，解题思想相对固定，我们多加练习，就能掌握好！
坚持算法每日一题，加油！

【LeetCode】完全二叉树插入器Java题解

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思路分析

通过代码

总结