按层遍历二叉树的节点

序

大家都开始上班了吧？我春节在家准备了 5 篇面试题系列的文章，想着大家过节估计也没兴趣阅读，所以节后再发。这些题目大都选自 LeetCode，属于简单到中等类型的难度。还在纠结学算法有没有用的同学，请参阅：搞 iOS 的学算法有意义吗？

解题代码都是使用 Swift 完成的，我也尽量在代码中使用了 Swift 语言的一些特性，大家可以顺便学学 Swift。

Have fun!

问题

给你一棵二叉树，请按层输出其的节点值，即：按从上到下，从左到右的顺序。

例如，如果给你如下一棵二叉树：

    3
   / 
  9  20
    /  
   15   7

输出结果应该是：

[
  [3],
  [9,20],
  [15,7]
]

代码模版

本题的 Swift 代码模版如下：

private class TreeNode {
    public var val: Int
    public var left: TreeNode?
    public var right: TreeNode?
    public init(_ val: Int) {
        self.val = val
        self.left = nil
        self.right = nil
    }
}

class Solution {
    func levelOrder(_ root: TreeNode?) -> [[Int]] {

    }
}

解答

本题出自 LeetCode 第 102 题，是一个典型的有关遍历的题目。为了按层遍历，我们需要使用「队列」，来将每一层的节点先保存下来，然后再依次处理。

因为我们不但需要按层来遍历，还需要按层来输出结果，所以我在代码中使用了两个队列，分别名为 level 和 nextLevel，用于保存不同层的节点。

最终，整个算法逻辑是：

1. 判断输入参数是否是为空。
2. 将根节点加入到队列 level 中。
3. 如果 level 不为空，则：
   3.1 将 level 加入到结果 ans 中。
   3.2 遍历 level 的左子节点和右子节点，将其加入到 nextLevel 中。
   3.3 将 nextLevel 赋值给 level，重复第 3 步的判断。
4. 将 ans 中的节点换成节点的值，返回结果。

因为我们是用 Swift 来实现代码，所以我使用了一些 Swift 语言的特性。例如：队列中我们保存的是节点的数据结构，但是最终输出的时候，我们需要输出的是值，在代码中，我使用了 Swift 的函数式的链式调用，将嵌套数组中的元素类型做了一次变换，如下所示：

let ans = result.map { $0.map { $0.val }}

另外，我们也使用了 Swift 特有的 guard 关键字，来处理参数的特殊情况。

完整的参考代码如下：

//
//  Binary Tree Level Order Traversal.swift
//
//  Created by Tang Qiao.
//

import Foundation

private class TreeNode {
    public var val: Int
    public var left: TreeNode?
    public var right: TreeNode?
    public init(_ val: Int) {
        self.val = val
        self.left = nil
        self.right = nil
    }
}

private class Solution {
    func levelOrder(_ root: TreeNode?) -> [[Int]] {
        guard let root = root else {
            return []
        }
        var result = [[TreeNode]]()
        var level = [TreeNode]()

        level.append(root)
        while level.count != 0 {
            result.append(level)
            var nextLevel = [TreeNode]()
            for node in level {
                if let leftNode = node.left {
                    nextLevel.append(leftNode)
                }
                if let rightNode = node.right {
                    nextLevel.append(rightNode)
                }
            }
            level = nextLevel
        }

        let ans = result.map { $0.map { $0.val }}
        return ans
    }
}

微信中排版代码非常不便，所以上述代码也可以从我的 Gist 中找到：https://gist.github.com/tangqiaoboy/a7d24ac5ca266d650aaa91615f39ffae

完成这道题的同学，可以试着练习一下 LeetCode 的第 107 题，看看能不能只改动一行代码，就把 107 题也解决掉。

欢迎大家把自己的代码也放到 gist 上回复给我，Objective-C 或 Swift 的都行。

玩得开心！