【算法题解】 Day22 搜索与回溯

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剑指 Offer 32 - I. 从上到下打印二叉树

题目

剑指 Offer 32 - I. 从上到下打印二叉树 难度:medium

从上到下打印出二叉树的每个节点,同一层的节点按照从左到右的顺序打印。

例如:
给定二叉树: [3,9,20,null,null,15,7],

    3
   / \
  9  20
    /  \
   15   7

返回:

[3,9,20,15,7]

提示:

  1. 节点总数 <= 1000  

方法一:BFS

思路

根据题意,这是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。

  1. 特例处理:  当树的根节点为空,则直接返回空列表 [] ;
  2. 初始化:  打印结果列表 res = [] ,包含根节点的队列 queue = [root] ;
  3. BFS 循环:  当队列 queue 为空时跳出;
    1. 出队:  队首元素出队,记为 node
    2. 打印:  将 node.val 添加至列表 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 ;
  4. 返回值:  返回打印结果列表 res 即可。  

解题

Python:

class Solution:
    def levelOrder(self, root: TreeNode) -> List[int]:
        if not root: return []
        res, queue = [], collections.deque()
        queue.append(root)
        while queue:
            node = queue.popleft()
            res.append(node.val)
            if node.left: queue.append(node.left)
            if node.right: queue.append(node.right)
        return res

Java:

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

 

剑指 Offer 32 - II. 从上到下打印二叉树 II

题目

剑指 Offer 32 - II. 从上到下打印二叉树 II 难度:easy

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],

    3
   / \
  9  20
    /  \
   15   7

返回其层次遍历结果:

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

提示:

  1. 节点总数 <= 1000  

方法一:BFS

思路

跟上一题相差不大,刚好可以验证一下是否掌握了,不多赘述;  

解题

Python:

class Solution:
    def levelOrder(self, root: TreeNode) -> List[List[int]]:
        if not root: return []
        res, queue = [], collections.deque()
        queue.append(root)
        while queue:
            tmp = []
            for _ in range(len(queue)):
                node = queue.popleft()
                tmp.append(node.val)
                if node.left: queue.append(node.left)
                if node.right: queue.append(node.right)
            res.append(tmp)
        return res

Java:

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;
    }
}

 

剑指 Offer 32 - III. 从上到下打印二叉树 III

题目

剑指 Offer 32 - III. 从上到下打印二叉树 III 难度:medium

请实现一个函数按照之字形顺序打印二叉树,即第一行按照从左到右的顺序打印,第二层按照从右到左的顺序打印,第三行再按照从左到右的顺序打印,其他行以此类推。

例如:
给定二叉树: [3,9,20,null,null,15,7],

    3
   / \
  9  20
    /  \
   15   7

返回其层次遍历结果:

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

提示:

  1. 节点总数 <= 1000  

方法一:BFS

思路

跟之前的题目还是大相庭径的,这题的话,打印顺序交替变化,因此可以考虑双端队列;  

解题

Python:

class Solution:
    def levelOrder(self, root: TreeNode) -> List[List[int]]:
        if not root: return []
        res, deque = [], collections.deque([root])
        while deque:
            tmp = collections.deque()
            for _ in range(len(deque)):
                node = deque.popleft()
                if len(res) % 2: tmp.appendleft(node.val) # 偶数层 -> 队列头部
                else: tmp.append(node.val) # 奇数层 -> 队列尾部
                if node.left: deque.append(node.left)
                if node.right: deque.append(node.right)
            res.append(list(tmp))
        return res

Java:

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()) {
            LinkedList<Integer> tmp = new LinkedList<>();
            for(int i = queue.size(); i > 0; i--) {
                TreeNode node = queue.poll();
                if(res.size() % 2 == 0) tmp.addLast(node.val); // 偶数层 -> 队列头部
                else tmp.addFirst(node.val); // 奇数层 -> 队列尾部
                if(node.left != null) queue.add(node.left);
                if(node.right != null) queue.add(node.right);
            }
            res.add(tmp);
        }
        return res;
    }
}

 

后记

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