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  • LeetCode:二叉树(二)

    本组囊括二叉树各序遍历的题目,难度不等。

     

    144. Binary Tree Preorder Traversal

    题目描述:中等

    解法一:递归

    递归的dfs很简单,特别是用于前中后序三种遍历,只要该节点做好自己的事,就开启下一个顺序的节点的递归。

     1 class Solution:
     2     def preorderTraversal(self, root: TreeNode) -> List[int]:
     3         if not root:
     4             return []
     5         def dfs(root):
     6             if root != None:
     7                 res.append(root.val)
     8                 dfs(root.left)
     9                 dfs(root.right)
    10         res = []
    11         dfs(root)
    12         return res

     

    解法二:迭代

    这里使用一种能够统一三种序遍历的迭代模板来写。(递归转迭代)

    思路:递归的本质就是压栈,了解递归本质后就完全可以按照递归的思路来迭代。

    怎么压,压什么?压的当然是待执行的内容,后面的语句先进栈,所以进栈顺序就决定了前中后序。

    我们需要一个标志区分每个递归调用栈,这里使用None来表示。每个非空节点增加None节点,方便判断是否结束了一个递归调用栈,结束了才能返回该节点的值.。细节见注释

     1 class Solution:
     2     def preorderTraversal(self, root: TreeNode) -> List[int]:        
     3         if not root:
     4             return []
     5         res = []
     6         stack = [root]
     7         while stack:
     8             node = stack.pop(-1)
     9             if node == None:
    10                 node = stack.pop(-1)
    11                 res.append(node.val)
    12             else: ## else后的顺序决定前中后序
    13                 if node.right:
    14                     stack.append(node.right)
    15                 if node.left:
    16                     stack.append(node.left)
    17                 stack.append(node)
    18                 stack.append(None)
    19         return res

     

    94. Binary Tree Inorder Traversal

    题目描述:中等

    解法一:递归

    递归的dfs很简单,特别是用于前中后序三种遍历,只要该节点做好自己的事,就开启下一个顺序的节点的递归。

     1 class Solution:
     2     def preorderTraversal(self, root: TreeNode) -> List[int]:
     3         self.res = []
     4         def dfs(root):
     5             if root != None:
     6                 dfs(root.left)
     7                 self.res.append(root.val)
     8                 dfs(root.right)
     9         dfs(root)
    10         return self.res

     

    解法二:迭代

    这里使用一种能够统一三种序遍历的迭代模板来写。(递归转迭代)

    思路:同上,注意else后的顺序决定了是前中还是后序。

     1 class Solution:
     2     def preorderTraversal(self, root: TreeNode) -> List[int]:        
     3         if not root:
     4             return []
     5         stack = [root]
     6         res = []
     7         while stack:
     8             node = stack.pop(-1)
     9             if node is None:
    10                 node = stack.pop(-1)
    11                 res.append(node.val)
    12             else:
    13                 if node.right:
    14                     stack.append(node.right)
    15                 stack.append(node)
    16                 stack.append(None)
    17                 if node.left:
    18                     stack.append(node.left)
    19         return res
    20         # 时间复杂度:O(N)
    21         # 空间复杂度:O(N)

     

    145. Binary Tree Postorder Traversal

    题目描述:困难

     

    解法一:递归

    递归的dfs很简单,特别是用于前中后序三种遍历,只要该节点做好自己的事,就开启下一个顺序的节点的递归。

     1 class Solution:
     2     def preorderTraversal(self, root: TreeNode) -> List[int]:
     3         if not root:
     4             return []
     5         res = []
     6         def dfs(root):
     7             if root != None:
     8                 dfs(root.left) # 框架递归左子树
     9                 dfs(root.right) # 框架递归右子树
    10                 res.append(root.val) # 本节点输出根节点值
    11         dfs(root)
    12         return res

     

    解法二:迭代

    这里使用一种能够统一三种序遍历的迭代模板来写。(递归转迭代)

    思路:同上。

     1 class Solution:
     2     def preorderTraversal(self, root: TreeNode) -> List[int]:        
     3         if not root:
     4             return []
     5         res = []
     6         stack = [root] # 对固定为初始化为root
     7         while stack:
     8             node = stack.pop(-1) # 每次循环都首先取出栈顶当做当前节点,并弹出
     9             if node == None: # 空节点表示之前已经访问过了,现在需要处理除了递归之外的内容
    10                 node = stack.pop(-1) # 第二次弹出节点(彻底从栈中移除)
    11                 res.append(node.val) # 记录该节点值
    12 
    13             ######   else之前的代码都是通用模板(前中后) ##### 只用改else后的代码
    14             else:# 若遇到的是非空节点
    15                 stack.append(node) # 在右节点之前重新插入该节点,以便在最后处理(访问值)
    16                 stack.append(None) # None跟随node插入,标识已经访问过,还没有被处理
    17                 if node.right: # 先右后左,因为栈后进先出,先出左边的节点。
    18                     stack.append(node.right)
    19                 if node.left:
    20                     stack.append(node.left)
    21         return res
    22         # 时间复杂度:O(N)
    23         # 空间复杂度:O(2N)最多

    102. Binary Tree Level Order Traversal

    题目描述:中等

    解法一:BFS

    二维数组,每次返回一层,广度优先遍历BFS,很明显地想到队列;
    我们想到的层序是每次遍历完一个节点,再添加他的左右节点,这必须要求要先弹出上一层的节点,即先进来的节点所有我们借助队列来实现。

     1 class Solution:
     2     def levelOrder(self, root: TreeNode) -> List[List[int]]:
     3         ans = [] # 存储结果的二维数组
     4         if not root:
     5             return ans
     6         queue = [root]
     7         while dueue:
     8             size = len(queue) # 当前队列长度,即当前层有几个节点,全部加入一维数组中
     9             res = [] # 每遍历完一层,则清空res
    10             for i in range(size):
    11                 curr = dueue.pop(0) # 先进先出
    12                 if curr.left:
    13                     dueue.append(curr.left)
    14                 if curr.right:
    15                     dueue.append(curr.right)
    16                 res.append(curr.val) # 该层的所有节点加入队列
    17             ans.append(res) # 该层的一维数组加入二维数组
    18         return ans
    19         # 时间复杂度:每个点进队出队各一次,故渐进时间复杂度为O(n)。
    20         # 空间复杂度:队列中元素的个数不超过 n 个,故渐进空间复杂度为O(n)。

     

    107. Binary Tree Level Order Traversal II

    题目描述:简单

    解法一:BFS

    同上一题很像,也是要求输出二维数组:但这里需要的是反转输出。
    取巧的方法,结果数组直接reverse即可。

     1 class Solution:
     2     def levelOrderBottom(self, root: TreeNode) -> List[List[int]]:
     3         ans = [] # 存储结果的二维数组
     4         if not root:
     5             return ans
     6         dueue = [root] # 初始队列
     7         while dueue:
     8             size = len(dueue) # 当前层的节点数
     9             res = [] # 存储每层节点的一维数组,每遍历完一层清空
    10             for _ in range(size): # 遍历当前层节点,都记录下来
    11                 curr = dueue.pop(0) # 先进先出
    12                 res.append(curr.val) # 当前层节点值依次加入数组
    13                 if curr.left: # 当前节点的左孩子加入队列
    14                     dueue.append(curr.left)
    15                 if curr.right: # 当前节点的右孩子加入队列
    16                     dueue.append(curr.right)
    17             ans.append(res) # 加入一维数组
    18         return ans[::-1] # 反转输出

     

    103. Binary Tree Zigzag Level Order Traversal

    题目描述:中等

    解法一:BFS

    类似层序,使用迭代+BFS方法,借助队列实现;
    关键在于如何层与层交替改变顺序,最取巧的方法,奇偶反转数组即可。

     1 class Solution:
     2     def zigzagLevelOrder(self, root: TreeNode) -> List[List[int]]:
     3         if not root:
     4             return []
     5         ans = [] # 存储结果的二维数组
     6         dueue = [root]
     7         i = 0 
     8         while dueue:
     9             size = len(dueue)
    10             res = []
    11             for _ in range(size):
    12                 curr = dueue.pop(0)
    13                 res.append(curr.val)
    14                 if curr.left:
    15                     dueue.append(curr.left)
    16                 if curr.right:
    17                     dueue.append(curr.right)
    18             if i % 2 == 1:# 判断奇偶层,需要反转的时候反转
    19                 res = res[::-1]
    20             ans.append(res) # 每次加一层
    21             i += 1 # 每次自+1
    22         return ans
    23         # 时间复杂度:每个点进队出队各一次,故渐进时间复杂度为O(n)。
    24         # 空间复杂度:队列中元素的个数不超过 n 个,故渐进空间复杂度为O(n)。
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