二叉树层序遍历问题总结

主要内容：

• 不分行从上到下打印二叉树
• 分行从上到下打印二叉树
• 分行从下到上打印二叉树
• 之字形打印二叉树
• 二叉树的右视图

1. 不分行从上到下打印二叉树

题目描述：从上到下打印出二叉树的每个节点，同一层的节点按照从左到右的顺序打印。

相关题目：剑指22；剑指18；

代码实现：

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
/**
public class TreeNode {
    int val = 0;
    TreeNode left = null;
    TreeNode right = null;

    public TreeNode(int val) {
        this.val = val;

    }

}
*/
// 即二叉树的层序遍历（借助队列结构）
public class Solution {
    public ArrayList<Integer> PrintFromTopToBottom(TreeNode root) {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        if(root == null) return list;
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root); //根节点入队
        while(!queue.isEmpty()){
            TreeNode curr = queue.poll();
            list.add(curr.val);
            if(curr.left != null) queue.offer(curr.left);
            if(curr.right != null) queue.offer(curr.right);
        }
        return list;
    }
}

2.分行从上到下打印二叉树

题目描述：从上到下按层打印二叉树，同一层的节点按照从左到右的顺序打印，每一层打印到一行。

相关题目：LeetCode102；

代码实现：

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
 import java.util.Queue;
 import java.util.LinkedList;
 import java.util.ArrayList;
class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        if(root == null) return res;
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        while(!queue.isEmpty()){
            int levelnums = queue.size(); //计算每层的结点数目
            List<Integer> list = new ArrayList<>();
            for(int i = 0; i < levelnums; i++){
                TreeNode cur = queue.poll();
                list.add(cur.val);
                if(cur.left != null) queue.offer(cur.left);
                if(cur.right != null) queue.offer(cur.right);
            }
            res.add(list);
        }
        return res;      
    }
}

3.分行从下到上打印二叉树

题目描述：给定一个二叉树，返回其节点值自底向上的层次遍历。 （即按从叶子节点所在层到根节点所在的层，逐层从左向右遍历）

相关题目：LeetCode107；

代码实现：题目要求从下到上，只需要改变res.add(E e)方式，改为res.add(int index, E e)

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrderBottom(TreeNode root) {
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        if (root == null) return res;
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        while(!queue.isEmpty()){
            int levelNums = queue.size();
            List<Integer> list = new ArrayList<>();
            for(int i = 0; i < levelNums; i++){
                TreeNode cur = queue.poll();
                list.add(cur.val);
                if(cur.left != null) queue.offer(cur.left);
                if(cur.right != null) queue.offer(cur.right);
            }
            res.add(0,list); //输出是从上到下 还是 从下到上的关键
        }
        return res;
    }
}

4.之字形打印二叉树

题目描述：之字形，即第一行按照从左到右的顺序打印，第二层按照从右到左的顺序打印，第三行再按照从左到右的顺序打印，以此类推。

相关题目：LeetCode103；

代码实现：有了前面两题的基础，这个题就好解决了。只需要记录一下层数，分情况使用ArrayList.add(E e)和ArrayList.add(int index, E e)。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
class Solution {
    public List<List<Integer>> zigzagLevelOrder(TreeNode root) {
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        if(root == null) return res;
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        int level = 1; //初始化为第一层
        while(!queue.isEmpty()){
            int levelNums = queue.size();
            List<Integer> list = new ArrayList<>();
            for(int i = 0; i < levelNums; i++){
                TreeNode cur = queue.poll();
                // 判断条件 (level & 1) 必须加括号
                if((level & 1) == 1){ //奇数层
                    list.add(cur.val);
                }else{ //偶数层
                    list.add(0,cur.val);
                }
                if(cur.left != null) queue.offer(cur.left);
                if(cur.right != null) queue.offer(cur.right);
            }
            res.add(list);
            level++;  //更新层数
        }
        return res;
    }
}

5.二叉树的右视图

题目描述：给定一棵二叉树，想象自己站在它的右侧，按照从顶部到底部的顺序，返回从右侧所能看到的节点值。

相关题目：LeetCode199；

代码实现：只将每层最后一个节点的值添加到ArrayList中返回。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
class Solution {
    public List<Integer> rightSideView(TreeNode root) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        if(root == null) return list;
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        while(!queue.isEmpty()){
            int levelNums = queue.size();
            for(int i = 0; i < levelNums; i++){
                TreeNode cur = queue.poll();
                if(i == levelNums - 1) list.add(cur.val);
                if(cur.left != null) queue.offer(cur.left);
                if(cur.right != null) queue.offer(cur.right);
            }
        }
        return list;
    }
}

时间复杂度，空间复杂度

参考：

☆☆☆LeetCode二叉树的层序遍历系列问题总结（队列实现）https://blog.csdn.net/u014116780/article/details/82978934