102. Binary Tree Level Order Traversal 二叉树的层序遍历-6ren

102. Binary Tree Level Order Traversal 二叉树的层序遍历

转载作者：大佬之路更新时间：2024-01-31 14:20:37

题目地址：https://leetcode.com/problems/binary-tree-level-order-traversal/

题目描述

Given a binary tree, return the level order traversal of its nodes' values. (ie, from left to right, level by level).

Forexample:

Given binary tree [3,9,20,null,null,15,7],

return its level order traversal as:

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

题目大意

层次遍历二叉树。

解题方法

BFS

BFS使用队列，把每个还没有搜索到的点依次放入队列，然后再弹出队列的头部元素当做当前遍历点。BFS总共有两个模板：

1、如果不需要确定当前遍历到了哪一层，BFS模板如下；

while queue 不空：
    cur = queue.pop()
    for 节点 in cur的所有相邻节点：
        if 该节点有效且未访问过：
            queue.push(该节点)

1 2 3 4 5

1、如果要确定当前遍历到了哪一层，BFS模板如下这里增加了level表示当前遍历到二叉树中的哪一层了，也可以理解为在一个图中，现在已经走了多少步了size表示在当前遍历层有多少个元素，也就是队列中的元素数，我们把这些元素一次性遍历完，即把当前层的所有元素都向外走了一步；

level = 0
while queue 不空：
    size = queue.size()
    while (size --) {
        cur = queue.pop()
        for 节点 in cur的所有相邻节点：
            if 该节点有效且未被访问过：
                queue.push(该节点)
    }
    level ++;

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

上面两个是通用模板，在任何题目中都可以用，是要记住的！

本题要求二叉树的层次遍历，所以同一层的节点应该放在一起，故使用模板二。

使用队列保存每层的所有节点，每次把队列里的原先所有节点进行出队列操作，再把每个元素的非空左右子节点进入队列。因此即可得到每层的遍历。

Python代码如下：

# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.left = None
#         self.right = None

class Solution(object):
    def levelOrder(self, root):
        """
        :type root: TreeNode
        :rtype: List[List[int]]
        """
        res = []
        if not root: return res
        queue = collections.deque()
        queue.append(root)
        while queue:
            level = []
            for i in range(len(queue)):
                node = queue.popleft()
                level.append(node.val)
                if node.left:
                    queue.append(node.left)
                if node.right:
                    queue.append(node.right)
            res.append(level)
        return res

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

DFS

本题使用 DFS 同样能做。由于题目要求每一层的节点都是从左到右遍历，因此递归时也要先递归左子树、再递归右子树。

DFS做本题的主要问题是： DFS 不是按照层次遍历的。为了让递归的过程中同一层的节点放到同一个列表中，在递归时要记录每个节点的深度 level。递归到新节点要把该节点放入 level 对应列表的末尾。

当遍历到一个新的深度 level，而最终结果 res 中还没有创建 level 对应的列表时，应该在 res 中新建一个列表用来保存该 level 的所有节点。

Python 代码：

# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.left = None
#         self.right = None

class Solution(object):
    def levelOrder(self, root):
        """
        :type root: TreeNode
        :rtype: List[List[int]]
        """
        res = []
        self.level(root, 0, res)
        return res

    def level(self, root, level, res):
        if not root: return
        if len(res) == level: res.append([])
        res[level].append(root.val)
        if root.left: self.level(root.left, level + 1, res)
        if root.right: self.level(root.right, level + 1, res)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

C++代码如下：

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<vector<int>> levelOrder(TreeNode* root) {
        vector<vector<int>> res;
        dfs(res, root, 0);
        return res;
    }
    void dfs(vector<vector<int>>& res, TreeNode* root, int level) {
        if (!root) return;
        if (level >= res.size())
            res.push_back(vector<int>());
        res[level].push_back(root->val);
        dfs(res, root->left, level + 1);
        dfs(res, root->right, level + 1);
    }
};

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25