二叉树:层序遍历登场!

时间:2022-07-25
本文章向大家介绍二叉树:层序遍历登场!,主要内容包括其使用实例、应用技巧、基本知识点总结和需要注意事项,具有一定的参考价值,需要的朋友可以参考一下。

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102.二叉树的层序遍历

给你一个二叉树,请你返回其按 层序遍历 得到的节点值。(即逐层地,从左到右访问所有节点)。

思路

我们之前讲过了三篇关于二叉树的深度优先遍历的文章:

接下来我们再来介绍二叉树的另一种遍历方式:层序遍历。

层序遍历一个二叉树。就是从左到右一层一层的去遍历二叉树。这种遍历的方式和我们之前讲过的都不太一样。

需要借用一个辅助数据结构即队列来实现,「队列先进先出,符合一层一层遍历的逻辑,而是用栈先进后出适合模拟深度优先遍历也就是递归的逻辑。」

「而这种层序遍历方式就是图论中的广度优先遍历,只不过我们应用在二叉树上。」

使用队列实现二叉树广度优先遍历,动画如下:

这样就实现了层序从左到右遍历二叉树。

代码如下:「这份代码也可以作为二叉树层序遍历的模板,以后再打四个就靠它了」

C++代码

class Solution {
public:
    vector<vector<int>> levelOrder(TreeNode* root) {
        queue<TreeNode*> que;
        if (root != NULL) que.push(root);
        vector<vector<int>> result;
        while (!que.empty()) {
            int size = que.size();
            vector<int> vec;
            // 这里一定要使用固定大小size,不要使用que.size(),因为que.size是不断变化的
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                TreeNode* node = que.front();
                que.pop();
                vec.push_back(node->val);
                if (node->left) que.push(node->left);
                if (node->right) que.push(node->right);
            }
            result.push_back(vec);
        }
        return result;
    }
};

「此时我们就掌握了二叉树的层序遍历了,那么如下四道leetcode上的题目,只需要修改模板的一两行代码(不能再多了)」

107.二叉树的层次遍历 II

给定一个二叉树,返回其节点值自底向上的层次遍历。(即按从叶子节点所在层到根节点所在的层,逐层从左向右遍历)

思路

相对于102.二叉树的层序遍历,就是最后把result数组反转一下就可以了。

C++代码

class Solution {
public:
    vector<vector<int>> levelOrderBottom(TreeNode* root) {
        queue<TreeNode*> que;
        if (root != NULL) que.push(root);
        vector<vector<int>> result;
        while (!que.empty()) {
            int size = que.size();
            vector<int> vec;
            for (int i = 0; i < size; i++) { 
                TreeNode* node = que.front();
                que.pop();
                vec.push_back(node->val);
                if (node->left) que.push(node->left);
                if (node->right) que.push(node->right);
            }
            result.push_back(vec);
        }
        reverse(result.begin(), result.end()); // 在这里反转一下数组即可
        return result;

    }
};

199.二叉树的右视图

给定一棵二叉树,想象自己站在它的右侧,按照从顶部到底部的顺序,返回从右侧所能看到的节点值。

思路

层序遍历的时候,判断是否遍历到单层的最后面的元素,如果是,就放进result数组中,随后返回result就可以了。

C++代码

class Solution {
public:
    vector<int> rightSideView(TreeNode* root) {
        queue<TreeNode*> que;
        if (root != NULL) que.push(root);
        vector<int> result;
        while (!que.empty()) {
            int size = que.size();
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                TreeNode* node = que.front();
                que.pop();
                if (i == (size - 1)) result.push_back(node->val); // 将每一层的最后元素放入result数组中
                if (node->left) que.push(node->left);
                if (node->right) que.push(node->right);
            }
        }
        return result;
    }
};

637.二叉树的层平均值

给定一个非空二叉树, 返回一个由每层节点平均值组成的数组。

思路

本题就是层序遍历的时候把一层求个总和再取一个均值。

C++代码

class Solution {
public:
    vector<double> averageOfLevels(TreeNode* root) {
        queue<TreeNode*> que;
        if (root != NULL) que.push(root);
        vector<double> result;
        while (!que.empty()) {
            int size = que.size();
            double sum = 0; // 统计每一层的和
            for (int i = 0; i < size; i++) { 
                TreeNode* node = que.front();
                que.pop();
                sum += node->val;
                if (node->left) que.push(node->left);
                if (node->right) que.push(node->right);
            }
            result.push_back(sum / size); // 将每一层均值放进结果集
        }
        return result;
    }
};

429.N叉树的层序遍历

给定一个 N 叉树,返回其节点值的层序遍历。(即从左到右,逐层遍历)。

例如,给定一个 3叉树 :

返回其层序遍历:

[ [1], [3,2,4], [5,6] ]

思路

这道题依旧是模板题,只不过一个节点有多个孩子了

C++代码

class Solution {
public:
    vector<vector<int>> levelOrder(Node* root) {
        queue<Node*> que;
        if (root != NULL) que.push(root);
        vector<vector<int>> result;
        while (!que.empty()) {
            int size = que.size();
            vector<int> vec;
            for (int i = 0; i < size; i++) { 
                Node* node = que.front();
                que.pop();
                vec.push_back(node->val);
                for (int i = 0; i < node->children.size(); i++) { // 将节点孩子加入队列
                    if (node->children[i]) que.push(node->children[i]);
                }
            }
            result.push_back(vec);
        }
        return result;

    }
};

总结

二叉树的层序遍历,就是图论中的广度优先搜索在二叉树中的应用,需要借助队列来实现(此时是不是又发现队列的应用了)。

学会二叉树的层序遍历,可以一口气撸完leetcode上五道题目:

  • 102.二叉树的层序遍历
  • 107.二叉树的层次遍历II
  • 199.二叉树的右视图
  • 637.二叉树的层平均值
  • 589.N叉树的前序遍历

往期精彩回顾

二叉树:前中后序迭代方式的写法就不能统一一下么?

二叉树:听说递归能做的,栈也能做!

二叉树:一入递归深似海,从此offer是路人

关于二叉树,你该了解这些!

双指针法:总结篇!

我是程序员Carl,哈工大师兄,先后在腾讯和百度从事技术研发多年,利用工作之余重刷leetcode。

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