Day59:按之字形顺序打印二叉树
剑指Offer_编程题——按之字形顺序打印二叉树
题目描述：
请实现一个函数按照之字形打印二叉树，即第一行按照从左到右的顺序打印，第二层按照从右至左的顺序打印，第三行按照从左到右的顺序打印，其他行以此类推。
具体要求:
时间限制： C/C++ 1秒，其他语言2秒 空间限制： C/C++32M，其他语言64M
具体实现：
这道题在之前的题目中遇到过类似的，前面的一道题是从上往下打印二叉树和这道题很类似，只不过那道题是简单的从上到下打印二叉树，而我们这道题在此基础上进行了升华，不仅要打印出二叉树的节点，还要呈之字形打印，当时我们还做了这方面的扩展，详细的可以查看此文章。有了前一道题的基础，我们可以通过多种方法进行实现。 思路一： 正如上面说的，我们前面做过类似的题，我们可以效仿前面的方法。首先我们给定一颗二叉树。如图所示：
这道题需要我们输出的是[[1], [3,2], [4,5,6,7]]。这道题不仅要求按序输出节点值，还要求包含以下信息： 1. 每一层所包含的树节点； 2. 偶数层的树节点需倒序。 我们同样可以与上一道题一样，利用列表存储节点，但不同的是列表每次只存储一层的节点，在遍历当前层节点的同时，存储下一层的节点，以此类推。我们可以用python将其实现：
class Solution:
def Print(self, pRoot):
resultArray = []
if not pRoot:
return resultArray
curLayerNodes = [pRoot]
isEvenLayer = True
while curLayerNodes:
curLayerValues = []
nextLayerNodes = []
isEvenLayer = not isEvenLayer
for node in curLayerNodes:
curLayerValues.append(node.val)
if node.left:
nextLayerNodes.append(node.left)
if node.right:
nextLayerNodes.append(node.right)
curLayerNodes = nextLayerNodes
resultArray.append(curLayerValues[::-1]) if isEvenLayer else resultArray.append(curLayerValues)
return resultArray代码效果图如图所示：
正如前面说的那样，如果在牛客网中，我们可以直接通过，但是如果是本地的编译器，则还需要定义其结点，具体结点的实现定义用python实现如下：
class TreeNode:
def __init__(self, pNode):
self.val = x
self.left = None
self.right = None思路二： 与思路一及其类似，只不过在面对要求的偶数层倒序获取每一层的节点的值时，我们有另外一种方式：如果是偶数层，则将每个节点的值插入到列表的头部，即实现了获取节点值时如果是偶数层则倒序排列的效果：具体代码用python实现效果如下：
class Solution:
def Print(self, pRoot):
resultArray = []
if not pRoot:
return resultArray
curLayerNodes = [pRoot]
isEvenLayer = True
while curLayerNodes:
curLayerValues = []
nextLayerNodes = []
isEvenLayer = not isEvenLayer
for node in curLayerNodes:
curLayerValues.insert(0, node.val) if isEvenLayer else curLayerValues.append(node.val)
if node.left:
nextLayerNodes.append(node.left)
if node.right:
nextLayerNodes.append(node.right)
curLayerNodes = nextLayerNodes
resultArray.append(curLayerValues)
return resultArray代码效果图如图所示：
思路三： 除了上述的思路以外，还可以用两个栈来存储将其实现，具体过程如下： 1.使用两个栈来分别存储奇数层节点和偶数层节点。 2.注意两个栈的插入顺序是不同的。 3.对于奇数层来说，也就是从左往右的顺序，先添加左子树，然后添加右子树。对于偶数层，刚好相反，先添加右子树，然后添加左子树。 具体我们用java和python两种编程语言将其实现。 1、首先我们用java将其实现：
import java.util.ArrayList;
import java.util.Stack;
public class Solution{
public ArrayList<ArrayList<Integer>> Print(TreeNode pRoot){
int level = 1;
Stack<TreeNode> s1 = new Stack<>();
s1.push(pRoot);
Stack<TreeNode> s2 = new Stack<>();
ArrayList<ArrayList<Integer>> list = new ArrayList<>();
while(!s1.empty() || !s2.empty()){
if(level % 2 != 0){
ArrayList<Integer> temp = new ArrayList<>();
while(!s1.empty()){
TreeNode node = s1.pop();
if(node != null){
temp.add(node.val);
s2.push(node.left);
s2.push(node.right);
}
}
if(!temp.isEmpty()){
list.add(temp);
level++;
}
}else{
ArrayList<Integer> temp = new ArrayList<>();
while(! s2.empty()){
TreeNode node = s2.pop();
if(node != null){
temp.add(node.val);
s1.push(node.right);
s1.push(node.left);
}
}
if(!temp.isEmpty()){
list.add(temp);
level++;
}
}
}
return list;
}
}代码效果图如图所示：
但是在本地编译器中我们还需要定义链表结构才能正常运行，具体用java定义链表结构实现如下：
public class TreeNode {
int val = 0;
TreeNode left = null;
TreeNode right = null;
TreeNode next = null;
TreeNode(int val) {
this.val = val;
}
}2、接下来我们用python将其思路实现：
class Solution:
def Print(self, pRoot):
res = []
if pRoot == None:
return []
stack = []
stack.append(pRoot)
flag = -1
while stack:
lsStack = []
for i in range(len(stack)):
toor = stack.pop(0)
lsStack.append(toor.val)
if toor.left:
stack.append(toor.left)
if toor.right:
stack.append(toor.right)
if flag == 1:
lsStack = lsStack[::-1]
res.append(lsStack)
flag *= -1
return res代码效果图如图所示：
思路四： 层序遍历，然后反转。当遍历到奇数层时，从左到右存储该层遍历的值。当遍历到偶数层时，从右到左存储该层遍历的值。接下来我们分别用java和python两种语言将其实现： 1、首先我们用java将其实现：
import java.util.*;
public class Solution{
public ArrayList<ArrayList<Integer>> Print(TreeNode pRoot){
ArrayList<ArrayList<Integer>> result = new ArrayList<>();
if(pRoot == null){
return result;
}
boolean leftToRight = true;
Queue<TreeNode> layer = new LinkedList<>();
ArrayList<Integer> layerList = new ArrayList<>();
layer.add(pRoot);
int start = 0, end = 1;
while(!layer.isEmpty()){
TreeNode cur = layer.remove();
if(leftToRight){
layerList.add(cur.val);
}else{
layerList.add(0, cur.val);
}
start++;
if(cur.left != null){
layer.add(cur.left);
}
if(cur.right != null){
layer.add(cur.right);
}
if(start == end){
end = layer.size();
start = 0;
result.add(layerList);
leftToRight = !leftToRight;
layerList = new ArrayList<Integer>();
}
}
return result;
}
}代码效果图如图所示：
2、接下来用python将其实现
#层次遍历，然后反转
class Solution:
def Print(self, pRoot):
if not pRoot:
return []
up = [pRoot]
down = []
res = []
while up:
l = []
for i in up:
l.append(i.val)
if i.left:
down.append(i.left)
if i.right:
down.append(i.right)
res.append(l)
up, down = down, []
for j in range(len(res)):
if j % 2 == 1:
res[j] = res[j][::-1]
return res代码效果图如图所示：
思路五： 将思路四的想法进行升级，其中有一个判断是否偶数我们用的常规方法，这里我们可以将其进行改变，大大提高代码的运行效率，具体用Java实现如下：
import java.util.*;
public class Solution{
public ArrayList<ArrayList<Integer>> Print(TreeNode pRoot){
ArrayList<ArrayList<Integer>> layers = new ArrayList<>();
if (pRoot == null)
return layers;
Deque<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
queue.offer(pRoot);
int depth = 0;
while(!queue.isEmpty()){
depth++;
ArrayList<Integer> layer = new ArrayList<>();
int cur = 0, size = queue.size();
if((depth & 1) == 0){
Iterator<TreeNode> it = queue.descendingIterator();
while(it.hasNext()){
layer.add(it.next().val);
}
}
else{
Iterator<TreeNode> it = queue.iterator();
while(it.hasNext()){
layer.add(it.next().val);
}
}
while(cur < size){
TreeNode node = queue.poll();
if(node.left != null){
queue.offer(node.left);
}
if(node.right != null){
queue.offer(node.right);
}
cur++;
}
layers.add(layer);
}
return layers;
}
}代码效果图如图所示：
思路六： 首先需要我们弄明白的就是，本题需要用到的是栈而不是队列，这点需要我们特别清楚。因此，我们用栈实现这道题，并且，与此同时，设置一个flag，判断是否从左到右压入栈。具体我们用python实现如下：
class Solution:
def Print(self, pRoot):
# write code here
if not pRoot: return []
right_2_left_flag = False
res = []
pCur = [pRoot]
pNext = []
temp = []
while pCur:
node = pCur.pop()
if right_2_left_flag:
if node.right:
pNext.append(node.right)
if node.left:
pNext.append(node.left)
else:
if node.left:
pNext.append(node.left)
if node.right:
pNext.append(node.right)
temp.append(node.val)
if not pCur:
pCur = pNext
pNext = []
right_2_left_flag = not right_2_left_flag
res.append(temp)
temp = []
return res代码效果图如图所示：
总结
本题主要考察二叉树的遍历以及栈和队列和各种容器的掌握情况。前面有一道题是从上往下打印二叉树与本题考察的内容相似，只不过本题在此基础上进行了延续，要考虑很多的情况。本文给出了六种解题思路，并且分别用java和python两种主要的编程语言将其实现。并且本题的实质再考栈以及各大容器的应用，不能用队列，这点需要我们特别注意。因此，我们在做题的时候，应该多次尝试各种方法，扩展自己的思维，写出优质的代码。总之，我们要继续加油，争取早日找到工作，Good Luck！！！
参考文献
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- HDUOJ----（4706）Children's Day
- poj-------Common Subsequence(poj 1458)
- poj----Maximum sum(poj 2479)
- HDUOJ---hello Kiki
- HDUOJ-----X问题
- POJ-----C Looooops
- POJ--Strange Way to Express Integers
- HDUOJ----More is better（并查集）
- HDUOJ 1099——Lottery
- HDUOJ-----取(m堆)石子游戏
- HDUOJ-----Be the Winner
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