代码随想录:二叉树5(层序遍历全解)

目录

102.二叉树的层序遍历

107.二叉树的层序遍历II

199.二叉树的右视图

637.二叉树的层平均值

429.N叉树的层序遍历

501.在每个树行中找最大值

116.填充每个节点的下一个右侧节点指针

117.填充每个节点的下一个右侧节点指针II

104.二叉树的最大深度

111.二叉树的最大深度


102.二叉树的层序遍历

题目

        给你二叉树的根节点 root ,返回其节点值的 层序遍历 。 (即逐层地,从左到右访问所有节点)。

示例 1:

输入:root = [3,9,20,null,null,15,7]
输出:[[3],[9,20],[15,7]]

代码(队列实现)

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {

        //res保存每一层的结果集
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<List<Integer>>();
        //如果根节点为空,直接返回
        if(root == null){
            return res;
        }

        //que队列,用来保存访问过但还没处理的节点
        Queue<TreeNode> que = new ArrayDeque<>();

        que.offer(root); //根节点入队,队列有一个节点

        //当队列非空,说明还有节点没处理
        while(!que.isEmpty()){
            int len = que.size(); //当前队列长度就是这一层的元素个数

            List<Integer> tmpRes = new ArrayList<>(); //用来保存这一层的结果值

            //逐个处理这一层的每个节点
            while(len > 0){
                TreeNode tmp = que.poll();  //出队
                tmpRes.add(tmp.val);  //加入暂时结果集
                //左孩子进队
                if(tmp.left != null){
                    que.offer(tmp.left);
                }
                //右孩子进队
                if(tmp.right != null){
                    que.offer(tmp.right);
                }
                len--;
            } 
            res.add(tmpRes); //加入单层结果集
        }
        return res;

    }
}

总结

        二叉树层序遍历,核心思想是要用队列把已经遍历过的节点入队,然后在处理节点时,再把该处理节点的左右子节点入队。一定要理解,其实二叉树的层序遍历是一层一层处理的,每次的len都是当前队列的长度,代表当前层的结点个数,然后依次出队处理,并遍历其左右子节点。

107.二叉树的层序遍历II

题目

给你二叉树的根节点 root ,返回其节点值 自底向上的层序遍历 。 (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)

示例 1:

输入:root = [3,9,20,null,null,15,7]
输出:[[15,7],[9,20],[3]]

代码

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrderBottom(TreeNode root) {

        //res保存每一层的结果集
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<List<Integer>>();
        //如果根节点为空,直接返回
        if(root == null){
            return res;
        }

        //que队列,用来保存访问过但还没处理的节点
        Queue<TreeNode> que = new ArrayDeque<>();

        que.offer(root); //根节点入队,队列有一个节点

        //当队列非空,说明还有节点没处理
        while(!que.isEmpty()){
            int len = que.size(); //当前队列长度就是这一层的元素个数

            List<Integer> tmpRes = new ArrayList<>(); //用来保存这一层的结果值

            //逐个处理这一层的每个节点
            while(len > 0){
                TreeNode tmp = que.poll();  //出队
                tmpRes.add(tmp.val);  //加入暂时结果集
                //左孩子进队
                if(tmp.left != null){
                    que.offer(tmp.left);
                }
                //右孩子进队
                if(tmp.right != null){
                    que.offer(tmp.right);
                }
                len--;
            } 
            res.add(tmpRes); //加入单层结果集
        }
        
        //把自顶而下的层序遍历逆序
        List<List<Integer>> lastres = new ArrayList<List<Integer>>();
        for(int i = res.size()-1; i >= 0; i--){
            lastres.add(res.get(i));
        }
        return lastres;
    }
}

总结

        二叉树自底而上的层序遍历,就是在最基本的二叉树层序遍历的基础上,把最后的result反转一下。 

199.二叉树的右视图

题目

        给定一个二叉树的 根节点 root,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。

示例 1:

输入: [1,2,3,null,5,null,4]
输出: [1,3,4]

代码

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<Integer> rightSideView(TreeNode root) {

         //res保存每一层的结果集
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<List<Integer>>();
        //保存返回结果
        List<Integer> lastres = new ArrayList<>();
        //如果根节点为空,直接返回
        if(root == null){
            return lastres;
        }

        //que队列,用来保存访问过但还没处理的节点
        Queue<TreeNode> que = new ArrayDeque<>();

        que.offer(root); //根节点入队,队列有一个节点

        //当队列非空,说明还有节点没处理
        while(!que.isEmpty()){
            int len = que.size(); //当前队列长度就是这一层的元素个数

            List<Integer> tmpRes = new ArrayList<>(); //用来保存这一层的结果值

            //逐个处理这一层的每个节点
            while(len > 0){
                TreeNode tmp = que.poll();  //出队
                tmpRes.add(tmp.val);  //加入暂时结果集
                //左孩子进队
                if(tmp.left != null){
                    que.offer(tmp.left);
                }
                //右孩子进队
                if(tmp.right != null){
                    que.offer(tmp.right);
                }
                len--;
            } 
            res.add(tmpRes); //加入单层结果集
        }
        
        //返回每一次的最右(最后)元素
        for(int i=0; i < res.size(); i++){
            List<Integer> tmpRes = res.get(i);
            lastres.add(tmpRes.get(tmpRes.size()-1));
        }
       return lastres;

    }
}

637.二叉树的层平均值

题目

给定一个非空二叉树的根节点 root , 以数组的形式返回每一层节点的平均值。与实际答案相差 10-5 以内的答案可以被接受。

示例 1:

输入:root = [3,9,20,null,null,15,7]
输出:[3.00000,14.50000,11.00000]
解释:第 0 层的平均值为 3,第 1 层的平均值为 14.5,第 2 层的平均值为 11 。
因此返回 [3, 14.5, 11] 

代码

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<Double> averageOfLevels(TreeNode root) {
        //res保存层序遍历结果
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<List<Integer>>();
        List<Double> lastres = new ArrayList<>();
        //如果根节点为空,直接返回
        if(root == null){
            return lastres;
        }

        //que队列,用来保存访问过但还没处理的节点
        Queue<TreeNode> que = new ArrayDeque<>();

        que.offer(root); //根节点入队,队列有一个节点

        //当队列非空,说明还有节点没处理
        while(!que.isEmpty()){
            int len = que.size(); //当前队列长度就是这一层的元素个数

            List<Integer> tmpRes = new ArrayList<>(); //用来保存这一层的结果值

            //逐个处理这一层的每个节点
            while(len > 0){
                TreeNode tmp = que.poll();  //出队
                tmpRes.add(tmp.val);  //加入暂时结果集
                //左孩子进队
                if(tmp.left != null){
                    que.offer(tmp.left);
                }
                //右孩子进队
                if(tmp.right != null){
                    que.offer(tmp.right);
                }
                len--;
            } 
            res.add(tmpRes); //加入单层结果集
        }
        
        //计算每一层的平均值
        for(int i = 0; i < res.size(); i++){
            List<Integer> tmplist = res.get(i);
            double sum = 0;
            for(int j=0; j < tmplist.size(); j++){
                sum += tmplist.get(j);
            }
            lastres.add(sum/tmplist.size());
        }
        return lastres;

    }
}

429.N叉树的层序遍历

题目

        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)。

        树的序列化输入是用层序遍历,每组子节点都由 null 值分隔(参见示例)。

示例 1:

输入:root = [1,null,3,2,4,null,5,6]
输出:[[1],[3,2,4],[5,6]]

代码

/*
// Definition for a Node.
class Node {
    public int val;
    public List<Node> children;

    public Node() {}

    public Node(int _val) {
        val = _val;
    }

    public Node(int _val, List<Node> _children) {
        val = _val;
        children = _children;
    }
};
*/

class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(Node root) {
        List<List<Integer>> list = new ArrayList<>();
        Queue<Node> que = new ArrayDeque<>();

        if(root == null){
            return list;
        }
        //根节点入队
        que.offer(root);
        //当队列非空,就一层一层处理
        while(!que.isEmpty()){
            //保存单层遍历处理节点值
            List<Integer> levelList = new ArrayList<>();
            int size = que.size();//队列大小=当前层的结点个数

            while(size-- > 0){
                Node tmp = que.poll();  //队头出队
                levelList.add(tmp.val); //处理队头
                
                //把处理节点的子节点全部入队
                for(Node node : tmp.children){
                    if(node != null){
                        que.offer(node);
                    }
                }
            }
            list.add(levelList);
        }
        return list;
    }
}

 

501.在每个树行中找最大值

题目

给定一棵二叉树的根节点 root ,请找出该二叉树中每一层的最大值。

示例1:

输入: root = [1,3,2,5,3,null,9]
输出: [1,3,9]

代码

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<Integer> largestValues(TreeNode root) {

        //保存每一层的最大值
        List<Integer> result = new ArrayList<>();
        //队列
        Queue<TreeNode> que = new ArrayDeque<>();

        if(root == null){
            return result;
        }

        //根节点入队
        que.offer(root);

        //队列非空,就一层层处理
        while(!que.isEmpty()){
            int max = Integer.MIN_VALUE;
            int size = que.size(); //队列大小=当前层的大小
            //遍历当前层的节点
            while(size-- > 0){
                TreeNode tmp = que.poll();
                int val = tmp.val;
                if(max < val){
                    max = val;
                }

                //左右子节点入队
                if(tmp.left != null){
                    que.offer(tmp.left);
                }
                if(tmp.right != null){
                    que.offer(tmp.right);
                }
            }
            result.add(max);
        }
    return result;

    }
}

116.填充每个节点的下一个右侧节点指针

题目

        给定一个 完美二叉树 ,其所有叶子节点都在同一层,每个父节点都有两个子节点。二叉树定义如下:

struct Node {
  int val;
  Node *left;
  Node *right;
  Node *next;
}

        填充它的每个 next 指针,让这个指针指向其下一个右侧节点。如果找不到下一个右侧节点,则将 next 指针设置为 NULL

        初始状态下,所有 next 指针都被设置为 NULL

示例 1:

输入:root = [1,2,3,4,5,6,7]
输出:[1,#,2,3,#,4,5,6,7,#]

代码

/*
// Definition for a Node.
class Node {
    public int val;
    public Node left;
    public Node right;
    public Node next;

    public Node() {}
    
    public Node(int _val) {
        val = _val;
    }

    public Node(int _val, Node _left, Node _right, Node _next) {
        val = _val;
        left = _left;
        right = _right;
        next = _next;
    }
};
*/

class Solution {
    public Node connect(Node root) {

        Queue<Node> que = new ArrayDeque<>();

        if(root == null){
            return root;
        }

        //根节点入队
        que.offer(root);

        //队列非空,一层层处理
        while(!que.isEmpty()){
            int size = que.size();

            //cur指向每一层的第一个节点,先处理其孩子进队
            Node cur = que.poll();
            if(cur.left != null){
                que.offer(cur.left);
            }
            if(cur.right != null){
                que.offer(cur.right);
            }
            
            //处理同一层后面的节点,指向next
            for(int i=1; i < size; i++){
                Node next = que.poll();
                if(next.left != null){
                    que.offer(next.left);
                }
                if(next.right != null){
                    que.offer(next.right);
                }
                //打指针,指向右边节点
                cur.next = next;
                //cur右移
                cur = next;
            }
        }
        return root;
    }
}

117.填充每个节点的下一个右侧节点指针II

题目

给定一个二叉树:

struct Node {
  int val;
  Node *left;
  Node *right;
  Node *next;
}

填充它的每个 next 指针,让这个指针指向其下一个右侧节点。如果找不到下一个右侧节点,则将 next 指针设置为 NULL 。

初始状态下,所有 next 指针都被设置为 NULL 。

示例 1:

输入:root = [1,2,3,4,5,null,7]
输出:[1,#,2,3,#,4,5,7,#]

代码

        和116一模一样。

104.二叉树的最大深度

题目

        给定一个二叉树 root ,返回其最大深度。

        二叉树的 最大深度 是指从根节点到最远叶子节点的最长路径上的节点数。

代码

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public int maxDepth(TreeNode root) {
        //队列
        Queue<TreeNode> que = new ArrayDeque<>();
        //初始化深度
        int depth = 0;
        if(root == null){
            return depth;
        }
        //根节点入队
        que.offer(root);

        while(!que.isEmpty()){
            int size = que.size();
            while(size -- > 0){
                //这一层的一个个出队
                TreeNode tmp = que.poll();
                //处理左右子节点
                if(tmp.left != null){
                    que.offer(tmp.left);
                }
                if(tmp.right != null){
                    que.offer(tmp.right);
                }
            }
            depth++;
        }
        return depth;
    }
}

111.二叉树的最小深度

题目

给定一个二叉树,找出其最小深度。

最小深度是从根节点到最近叶子节点的最短路径上的节点数量。

说明:叶子节点是指没有子节点的节点。

示例 1:

输入:root = [3,9,20,null,null,15,7]
输出:2

代码

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public int minDepth(TreeNode root) {
        Queue<TreeNode> que = new ArrayDeque<>();
        int depth = 0;
        if(root == null){
            return 0;
        }
        que.offer(root);
        //当队列非空,就一层层处理
        while(!que.isEmpty()){
            int size = que.size();
            //处理当前层,depth+1
            depth++;
            //遍历这一层的每一个元素
            while(size-- > 0){
                TreeNode tmp = que.poll();
                //如果该节点的左右节点都为空,说明到的最小深度
                if(tmp.left == null && tmp.right == null){
                    return depth;
                }
                if(tmp.left != null){
                    que.offer(tmp.left);
                }
                if(tmp.right != null){
                    que.offer(tmp.right);
                }
            }    

        }
        return depth;
    }
}

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