算法专题十: 栈+BFS-三. BFS

时间:2024-10-25 08:47:21

1. 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)。

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]]
示例 2:



输入:root = [1,null,2,3,4,5,null,null,6,7,null,8,null,9,10,null,null,11,null,12,null,13,null,null,14]
输出:[[1],[2,3,4,5],[6,7,8,9,10],[11,12,13],[14]]
 

提示:

树的高度不会超过 1000
树的节点总数在 [0, 104] 之间

算法思路: 这个其实就是非常经典的BFS, 可以根据队列来进行层序遍历, 先让根节点进入队列, 然后执行出队列操作, 出队列的次数就是当前队列中元素的个数, 出队列操作首先将当前节点的保存下来, 然后pop, 并且记录val, 将他的孩子节点入队列.

在这里插入图片描述

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

    Node() {}

    Node(int _val) {
        val = _val;
    }

    Node(int _val, vector<Node*> _children) {
        val = _val;
        children = _children;
    }
};
*/
//1.头节点进队列, 队列不为空循环
//2.提取第一个队列元素, pop掉, 孩子入队列
//3.每次计算一下队列的节点个数, 进行几次的pop操作

class Solution {
public:
    vector<vector<int>> levelOrder(Node* root) {
        queue<Node*> q;
        vector<vector<int>> ret;
        if(root == nullptr) return ret; 
        q.push(root);
        while(q.size())
        {
            vector<int> tmp;
            int sz = q.size();
            for(int i = 0; i < sz; i++)
            {
                Node* front = q.front();
                q.pop();
                tmp.push_back(front->val);
                for(auto& ch : front->children)
                    q.push(ch);
            }
            ret.push_back(tmp);
        }
        return ret;
    }
};

2. 在每行中找出最大值

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]
示例2:

输入: root = [1,2,3]
输出: [1,3]
 

提示:

二叉树的节点个数的范围是 [0,104]
-231 <= Node.val <= 231 - 1

在这里插入图片描述

算法思路

依旧是利用层序遍历,但是这⼀次队列里面不单单存结点信息,并且还存储当前结如果在数组中存储所对应的下标(在我们学习数据结构 - 堆的时候,计算左右孩⼦的⽅式)。这样我们计算每⼀层宽度的时候,无需考虑空节点,只需将当层结点的左右结点的标相减再加 1 即可。但是,这里有个细节问题:如果⼆叉树的层数非常恐怖的话,我们任何⼀种数据类型都不能存下下标的值。但是没有问题,因为

• 我们数据的存储是⼀个环形的结构;
• 并且题目说明,数据的范围在 int 这个类型的最大值的范围之内,因此不会超出⼀圈;
• 因此,如果是求差值的话,我们无需考虑溢出的情况。

编写代码:

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> largestValues(TreeNode* root) {
        vector<int> ret;
        if(root == nullptr) return ret;
        list<TreeNode*> lt;
        lt.push_back(root);
        while(lt.size())
        {
            int k = INT_MIN;
            int sz = lt.size();
            for(int i = 0; i < sz; i++)
            {
                TreeNode* front = lt.front();
                lt.pop_front();
                k = max(k,front->val);
                if(front->left) lt.push_back(front->left);
                if(front->right) lt.push_back(front->right);
            }
            ret.push_back(k);
        }
        return ret;
    }
};