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数据结构与算法之二叉树: Leetcode 102. 二叉树的层序遍历 (Typescript版)

Wangs Blog 2024-06-26 14:23:43

简介数据结构与算法之二叉树: Leetcode 102. 二叉树的层序遍历 (Typescript版)

二叉树的层序遍历

https://leetcode.cn/problems/binary-tree-level-order-traversal/

描述

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]]

示例 2

输入：root = [1]
输出：[[1]]

示例 3

输入：root = []
输出：[]

提示

树中节点数目在范围 [0, 2000] 内
-1000 <= Node.val <= 1000

算法实现

1 ）方案 1

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * class TreeNode {
 *     val: number
 *     left: TreeNode | null
 *     right: TreeNode | null
 *     constructor(val?: number, left?: TreeNode | null, right?: TreeNode | null) {
 *         this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *         this.left = (left===undefined ? null : left)
 *         this.right = (right===undefined ? null : right)
 *     }
 * }
 */

function levelOrder(root: TreeNode | null): number[][] {
    if(!root) return [];
    let q:[TreeNode | null, number][] = [[root, 0]];
    const res = [];
    while(q.length) {
        let [n, l] = q.shift();
        // 一开始数组存放的是[root, 0], 下标为0, 直接存入当前层级的值，root
        if(!res[l]) {
            res.push([n.val]);
        } else {
            res[l].push(n.val); // 将当前层级的值push进去
        }
        // cosnole.log(n.val);
        n.left && q.push([n.left, l+1]);
        n.right && q.push([n.right, l+1]);
    }
    return res
}

思路
- 层序遍历就是广度优先遍历
- 在遍历的时候，要记录当前节点所处层级，方便将其添加到不同的数组中
步骤
- 广度优先遍历，使用队列
- 遍历中，记录每个节点层级，并将其添加到不同的数组中
总结
- 上述借助了一个队列q来实现所有节点的存储
- 通过一个层级l的记录，遍历所有队列中的节点来基于l来访问当前层的数据
- 而且注意这个顺序一定是先左后右

2 ）方案 2

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * class TreeNode {
 *     val: number
 *     left: TreeNode | null
 *     right: TreeNode | null
 *     constructor(val?: number, left?: TreeNode | null, right?: TreeNode | null) {
 *         this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *         this.left = (left===undefined ? null : left)
 *         this.right = (right===undefined ? null : right)
 *     }
 * }
 */

// 优化版
// 在while循环中，老人出队，新人全部入队
function levelOrder(root: TreeNode | null): number[][] {
    if(!root) return [];
    let q = [root];
    const res = [];
    while(q.length) {
        let len = q.length;
        res.push([]);
        // 执行一次老人出队，并把它的孩子节点入队，完成新陈代谢
        // 保证进入第一个while时，全都是同一层级的节点入队
        while(len--) {
            let n = q.shift();
            res[res.length - 1].push(n.val); // 拿到当前层的数据，将当前层的节点值都存入新数组
            n.left && q.push(n.left);
            n.right && q.push(n.right);
        }
    }
    return res
}

这个是方案1的优化版，内层的while循环保证了将同一层的节点都推入到了一个数组中保存
这样就省去了方案1中保存当前层级l之后，基于l来push节点了，这样效率会更高一些

3 ）方案 3

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * class TreeNode {
 *     val: number
 *     left: TreeNode | null
 *     right: TreeNode | null
 *     constructor(val?: number, left?: TreeNode | null, right?: TreeNode | null) {
 *         this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *         this.left = (left===undefined ? null : left)
 *         this.right = (right===undefined ? null : right)
 *     }
 * }
 */

function levelOrder(root: TreeNode | null): number[][] {
    const ret = [];
    if (!root) {
        return ret;
    }
    const q = [];
    q.push(root);
    while (q.length) {
        const currentLevelSize = q.length;
        ret.push([])
        for (let i = 1; i <= currentLevelSize; i++) {
            const node = q.shift();
            ret[ret.length - 1].push(node.val);
            if (node.left) q.push(node.left);
            if (node.right) q.push(node.right);
        }
    }
    return ret;
}