LeetCode BFS层序遍历树

发布于:2025-03-19 ⋅ 阅读:(22) ⋅ 点赞:(0)

中等

103. 二叉树的锯齿形层序遍历

给你二叉树的根节点 root ,返回其节点值的 锯齿形层序遍历 。(即先从左往右,再从右往左进行下一层遍历,以此类推,层与层之间交替进行)。

示例 1:

img
输入:root = [3,9,20,null,null,15,7]
输出:[[3],[20,9],[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]
  • -100 <= Node.val <= 100

与这题类似429. N 叉树的层序遍历,只需将偶数层数组进行逆序再加入ans中。

vector<vector<int>> zigzagLevelOrder(TreeNode* root) {
    if (root == nullptr)
        return {};
    int k = 0;
    vector<vector<int>> ans;
    queue<TreeNode*> q;
    q.push(root);
    while (!q.empty()) {
        int n = q.size();
        vector<int> tmp;
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            TreeNode* node = q.front();
            q.pop();
            tmp.push_back(node->val);
            if (node->left)
                q.push(node->left);
            if (node->right)
                q.push(node->right);
        }
        if (k % 2 == 1)
            reverse(tmp.begin(), tmp.end());
        k++;
        ans.push_back(tmp);
    }
    return ans;
}

429. 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:

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

示例 2:

img
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, 10^4] 之间

BFS,每一次遍历同一层的所有节点。

vector<vector<int>> levelOrder(Node* root) {
    if (root == nullptr)
        return {};
    vector<vector<int>> ans;
    queue<Node*> q;
    q.push(root);
    while (!q.empty()) {
        vector<int> tmp;
        int n = q.size();
        // 一层一层出队
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            Node* node = q.front();
            tmp.push_back(node->val);
            q.pop();

            for (Node* child : node->children)
                q.push(child);
        }
        ans.push_back(tmp);
    }
    return ans;
}

515. 在每个树行中找最大值

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:

img
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 [0,10^4]
  • -2^31 <= Node.val <= 2^31 - 1

BFS

vector<int> largestValues(TreeNode* root) {
    if (root == nullptr)
        return {};
    vector<int> ans;
    queue<TreeNode*> q;
    q.push(root);
    while (!q.empty()) {
        int n = q.size();
        int x = INT_MIN;
        while (n--) {
            TreeNode* node = q.front();
            x = max(x, node->val);
            q.pop();
            if (node->left)
                q.push(node->left);
            if (node->right)
                q.push(node->right);
        }
        ans.push_back(x);
    }
    return ans;
}

662. 二叉树最大宽度

给你一棵二叉树的根节点 root ,返回树的 最大宽度

树的 最大宽度 是所有层中最大的 宽度

每一层的 宽度 被定义为该层最左和最右的非空节点(即,两个端点)之间的长度。将这个二叉树视作与满二叉树结构相同,两端点间会出现一些延伸到这一层的 null 节点,这些 null 节点也计入长度。

题目数据保证答案将会在 32 位 带符号整数范围内。

示例 1:

img
输入:root = [1,3,2,5,3,null,9]
输出:4
解释:最大宽度出现在树的第 3 层,宽度为 4 (5,3,null,9) 。

示例 2:

img
输入:root = [1,3,2,5,null,null,9,6,null,7]
输出:7
解释:最大宽度出现在树的第 4 层,宽度为 7 (6,null,null,null,null,null,7) 。

示例 3:

img
输入:root = [1,3,2,5]
输出:2
解释:最大宽度出现在树的第 2 层,宽度为 2 (3,2) 。

提示:

  • 树中节点的数目范围是 [1, 3000]
  • -100 <= Node.val <= 100

队列 + BFS

通过 pair 类型将节点对应索引也入队,每次一层一层出队,并记录最左节点,和最右节点的索引,用来计算本层的最大宽度。

使用 unsigned int 类型来存储节点索引避免编号溢出的问题,当溢出时两者相减也是正确的宽度。

int widthOfBinaryTree(TreeNode* root) {
    unsigned int ans = 0;
    queue<pair<TreeNode*, unsigned int>> q;
    q.push({root, 0});
    while (!q.empty()) {
        int n = q.size();
        auto p = q.front();
        unsigned int left = p.second;
        while (n--) {
            p = q.front();
            TreeNode* node = p.first;
            unsigned int x = p.second;
            q.pop();
            if (node->left)
                q.push({node->left, x * 2});
            if (node->right)
                q.push({node->right, x * 2 + 1});
        }
        unsigned int right = p.second;
        ans = max(ans, right - left + 1);
    }
    return ans;
}

数组 + BFS

int widthOfBinaryTree(TreeNode* root) {
    unsigned int ans = 0;
    // 数组模拟队列
    vector<pair<TreeNode*, unsigned int>> q;
    q.emplace_back(root, 0);
    while (!q.empty()) {
        // 更新最大宽度
        auto& [lnode, l] = q.front();
        auto& [rnode, r] = q.back();
        ans = max(ans, r - l + 1);

        // 下一层进队
        vector<pair<TreeNode*, unsigned int>> tmp;
        for (auto& [node, x] : q) {
            if (node->left)
                tmp.emplace_back(node->left, 2 * x);
            if (node->right)
                tmp.emplace_back(node->right, 2 * x + 1);
        }
        q = tmp;
    }
    return ans;
}

结构化绑定是 C++17 引入的特性,能把结构体、数组、std::pair等对象 “拆分” 成多个独立变量。

auto [变量1, 变量2, ...] = 对象
  • auto 自动推导变量类型。
  • [变量1, 变量2, ...] 是自定义的变量名。
  • 对象 是要拆分的目标。