[LeetCode]Binary Tree Level Order Traversal

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

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

return its level order traversal as:

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

本题难度Easy。有2种算法分别是：递归法和迭代法

1、递归法

【复杂度】
时间 O(b^(h+1)-1) 空间 O(b^h)

【思路】
本题实质是广度优先搜索BFS，而用队列可以轻松地实现它。不断地从队列q中取出节点n，将其值n.val写入list，再将n的左右两个节点放入新的队列nextQ中。完毕后，将list放入结果ans中，然后进行下一个层序遍历，直至到达 base case 条件。

【注意】
第15行和第31、32行都对节点是否为null进行了判断。

【代码】

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
public class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        //require
        List<List<Integer>> ans=new LinkedList<>();
        Queue<TreeNode> q=new LinkedList<>();
        if(root!=null)q.add(root);
        //invariant
        helper(q,ans);
        //ensure
        return ans;
    }
    private void helper(Queue<TreeNode> q,List<List<Integer>> ans){
        //base case
        if(q.isEmpty())
            return;

        List<Integer> list=new LinkedList<>();
        Queue<TreeNode> nextQ=new LinkedList<>();
        while(!q.isEmpty()){
            TreeNode n=q.remove();
            list.add(n.val);
            if(n.left!=null)nextQ.add(n.left);
            if(n.right!=null)nextQ.add(n.right);
        }
        ans.add(list);
        helper(nextQ,ans);
    }
}

2、迭代法

【复杂度】
时间 O(b^(h+1)-1) 空间 O(b^h)

【思路】
在递归法基础上改过来，不同点在于始终只使用一个队列q，为了在队列中区分各层节点，利用q的大小对20-25行的循环次数加以控制。

【代码】

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
public class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        //require
        List<List<Integer>> ans=new LinkedList<>();
        Queue<TreeNode> q=new LinkedList<>();
        if(root!=null)q.add(root);
        //invariant
        while(!q.isEmpty()){
            List<Integer> list=new LinkedList<>();
            int size=q.size();
            for(int i=0;i<size;i++){
                TreeNode n=q.remove();
                list.add(n.val);
                if(n.left!=null)q.add(n.left);
                if(n.right!=null)q.add(n.right);
            }
            ans.add(list);
        }
        //ensure
        return ans;
    }
}

参考

[Leetcode] Binary Tree Traversal 二叉树遍历

秒客网

[LeetCode]Binary Tree Level Order Traversal

参考

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