算法练习第14天|102.二叉树的层序遍历

102.二叉树的层序遍历

力扣链接https://leetcode.cn/problems/binary-tree-level-order-traversal/description/

 题目描述：

给你二叉树的根节点 root ，返回其节点值的 层序遍历 。 （即逐层地，从左到右访问所有节点）。

示例 1：

输入：root = [3,9,20,null,null,15,7]
输出：[[3],[9,20],[15,7]]

示例 2：

输入：root = [1]
输出：[[1]]

示例 3：

输入：root = []
输出：[]

 思路分析：

层序遍历与前面讲的递归实现二叉树的遍历属于不同思想。层序遍历属于广度优先搜索，而前面讲的递归遍历属于深度优先搜索。

层序遍历可以借助单向队列来实现。队列先进先出的特性，与按层次进行元素的先后遍历刚好思想统一。二叉树通过指针来实现树的构建，所以队列里面存的应该是指向节点的指针，而且遍历开始时存放的应该是根节点对应的指针。

在记录完根节点对应的元素后，应该将根节点对应的左右子节点的指针入队(为下一层遍历做准备)，同时将根节点指针出队（已经记录过了）。

此外，对于较深的层，其节点数可能不唯一，这时候就需要在对每一层遍历前先进行节点数统计（其数值就是队列的长度），然后使用循环依次遍历各节点，接着该节点的指针出队。

具体代码如下：

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<vector<int>> levelOrder(TreeNode* root) {
        queue<TreeNode* > que;
        //二维vector用存放每一层的节点，其中同一层的节点存放在一个一维的vector中
        vector<vector<int>> result;
        if(root != nullptr)  //如果树非空，则根节点先入队
            que.push(root);
        else
            return result;   //否则，直接return空的result

        //只要队列不为空，说明还有节点未遍历，所以使用while循环
        while(!que.empty())
        {
            int size = que.size();  //记录当前层的节点数，有几个指针，就对应几个节点
            vector<int> vec;   //用于记录当前层中的节点元素

            for(int i = 0; i < size; i++)  //循环控制当前层每个节点元素的提取
            {
                TreeNode * node = que.front();  //取出队头的节点
                vec.push_back(node->val); //记录该节点对应的元素
                que.pop();  //记录完毕，节点出队
                //下面要将该节点的左右子节点入队，为下一层的提取作准备
                if(node->left)  que.push(node->left);
                if(node->right)  que.push(node->right);
            }
            //将当前层的结果加入最终的结果中
            result.push_back(vec);
        }

        return result;
    }
};