一、题目：从上到下打印二叉树
题目：从上往下打印出二叉树的每个结点，同一层的结点按照从左到右的顺序打印。例如输入下图中的二叉树，则依次打印出8、6、10、5、7、9、11。
二叉树节点的定义如下，采用C#语言描述：
public class BinaryTreeNode
{
public int Data { get; set; }
public BinaryTreeNode leftChild { get; set; }
public BinaryTreeNode rightChild { get; set; } public BinaryTreeNode(int data)
{
this.Data = data;
} public BinaryTreeNode(int data, BinaryTreeNode left, BinaryTreeNode right)
{
this.Data = data;
this.leftChild = left;
this.rightChild = right;
}
}
二、解题思路
2.1 核心步骤
这道题实质是考查树的层次遍历（广度优先遍历）算法：
每一次打印一个结点的时候，如果该结点有子结点，则把该结点的子结点放到一个队列的末尾。接下来到队列的头部取出最早进入队列的结点，重复前面的打印操作，直至队列中所有的结点都被打印出来为止。
扩展：如何广度优先遍历一个有向图？这同样也可以基于队列实现。树是图的一种特殊退化形式，从上到下按层遍历二叉树，从本质上来说就是广度优先遍历二叉树。
2.2 代码实现
static void PrintFromTopToBottom(BinaryTreeNode root)
{
if (root == null)
{
return;
} Queue<BinaryTreeNode> queue = new Queue<BinaryTreeNode>();
queue.Enqueue(root); while (queue.Count > )
{
BinaryTreeNode printNode = queue.Dequeue();
Console.Write("{0}\t", printNode.Data); if (printNode.leftChild != null)
{
queue.Enqueue(printNode.leftChild);
} if (printNode.rightChild != null)
{
queue.Enqueue(printNode.rightChild);
}
}
}
三、单元测试
本次测试封装了几个辅助测试的方法，实现如下：
static void TestPortal(string testName, BinaryTreeNode root)
{
if (!string.IsNullOrEmpty(testName))
{
Console.WriteLine("{0} begins:", testName);
} Console.WriteLine("The nodes from top to bottom, from left to right are:");
PrintFromTopToBottom(root);
Console.WriteLine("\n");
} static void SetSubTreeNode(BinaryTreeNode root, BinaryTreeNode lChild, BinaryTreeNode rChild)
{
if (root == null)
{
return;
} root.leftChild = lChild;
root.rightChild = rChild;
} static void ClearUpTreeNode(BinaryTreeNode root)
{
if(root != null)
{
BinaryTreeNode left = root.leftChild;
BinaryTreeNode right = root.rightChild; root = null; ClearUpTreeNode(left);
ClearUpTreeNode(right);
}
}
3.1 功能测试
// 10
// / \
// 6 14
// /\ /\
// 4 8 12 16
static void Test1()
{
BinaryTreeNode node10 = new BinaryTreeNode();
BinaryTreeNode node6 = new BinaryTreeNode();
BinaryTreeNode node14 = new BinaryTreeNode();
BinaryTreeNode node4 = new BinaryTreeNode();
BinaryTreeNode node8 = new BinaryTreeNode();
BinaryTreeNode node12 = new BinaryTreeNode();
BinaryTreeNode node16 = new BinaryTreeNode(); SetSubTreeNode(node10, node6, node14);
SetSubTreeNode(node6, node4, node8);
SetSubTreeNode(node14, node12, node16); TestPortal("Test1", node10); ClearUpTreeNode(node10);
} // 5
// /
// 4
// /
// 3
// /
// 2
// /
//
static void Test2()
{
BinaryTreeNode node5 = new BinaryTreeNode();
BinaryTreeNode node4 = new BinaryTreeNode();
BinaryTreeNode node3 = new BinaryTreeNode();
BinaryTreeNode node2 = new BinaryTreeNode();
BinaryTreeNode node1 = new BinaryTreeNode(); node5.leftChild = node4;
node4.leftChild = node3;
node3.leftChild = node2;
node2.leftChild = node1; TestPortal("Test2", node5); ClearUpTreeNode(node5);
} // 1
// \
// 2
// \
// 3
// \
// 4
// \
//
static void Test3()
{
BinaryTreeNode node5 = new BinaryTreeNode();
BinaryTreeNode node4 = new BinaryTreeNode();
BinaryTreeNode node3 = new BinaryTreeNode();
BinaryTreeNode node2 = new BinaryTreeNode();
BinaryTreeNode node1 = new BinaryTreeNode(); node1.rightChild = node2;
node2.rightChild = node3;
node3.rightChild = node4;
node4.rightChild = node5; TestPortal("Test3", node1); ClearUpTreeNode(node5);
} // 树中只有1个结点
static void Test4()
{
BinaryTreeNode node1 = new BinaryTreeNode(); TestPortal("Test4", node1); ClearUpTreeNode(node1);
} // 树中木有结点
static void Test5()
{
TestPortal("Test5", null);
}
3.2 测试结果
