算法通关村第五关-二叉树遍历（层数优先）之经典问题：简单的层序遍历、层序遍历分层、自底向上的层序遍历

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简单的层序遍历

• 基本的层序遍历思路很清晰：

  • 给你一个二叉树根节点，你需要创建一个队列 queue 来遍历节点，一个链表 list 来存储节点的数据域，即值

  • 首先将根节点入队

  • 队列 queue 出队，将该节点值存入 list，再依次将左右孩子节点入队

  • 重复以上操作，每个节点出对后，都存储该节点值到 list 中，再依次将左右孩子节点入队，直到队列 queue为空

  • 这样得到的数据链表 list 就是按层序遍历的顺序得到的

• 具体代码如下：（2023/09/09午）

public static List simpleLevelOrder(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return new ArrayList();
        }
​
        List res = new ArrayList();
        LinkedList queue = new LinkedList();
        //将根节点放入队列中，然后不断遍历队列
        queue.add(root);
        //有多少元素执行多少次
        while (queue.size() > 0) {
            //获取当前队列的长度，这个长度相当于 当前这一层的节点个数
            TreeNode t = queue.remove();
            res.add(t.val);
            if (t.left != null) {
                queue.add(t.left);
            }
            if (t.right != null) {
                queue.add(t.right);
            }
        }
        return res;
    }

层序遍历分层

• 层序遍历我们做到了，这里添加一个要求：对层序遍历的节点值分层处理，即二叉树每层的节点值分别存放进一个链表 list 中

• 这个代码怎么写呢？很简单的，按这个思路走：

  • 我们之前层序遍历时，每出队一个节点，都把其值存入 list 链表中，然后入队其孩子节点

  • 在开始出队某一层的节点时，此时队列的节点数，就是二叉树这一层的节点数

  • 那我们根据可以某时刻队列容量来遍历队列，将这层的节点全部出队，并且把节点值存入该层独有的 list 中

  • 当然了，每个节点出队后，要将自己的孩子节点依次入队

  • 这样，当队列为空时，我们得到了各层的节点链表 list，返回一个包含各层 list 的 list 即可

• 具体代码如下：（2023/09/09晚）

  public static List> level102Order(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return new ArrayList>();
        }
​
        List> res = new ArrayList>();
        LinkedList queue = new LinkedList();
        //将根节点放入队列中，然后不断遍历队列
        queue.add(root);
        while (queue.size() > 0) {
            //获取当前队列的长度，这个长度相当于 当前这一层的节点个数
            int size = queue.size();
            ArrayList tmp = new ArrayList();
            //将队列中的元素都拿出来(也就是获取这一层的节点)，放到临时list中
            //如果节点的左/右子树不为空，也放入队列中
            for (int i = 0; i < size; ++i) {
                TreeNode t = queue.remove();
                tmp.add(t.val);
                if (t.left != null) {
                    queue.add(t.left);
                }
                if (t.right != null) {
                    queue.add(t.right);
                }
            }
            //将临时list加入最终返回结果中
            res.add(tmp);
        }
        return res;
    }

自底向上的层序遍历

• 在前面学习的基础上，实现这个要求就很简单了

• 在拿到各层节点值的 list 后，按头插的方式，插入链表 list 中，就实现了自底向上的层序遍历了（2023/09/09晚）

• 具体代码如下：

public static List> levelOrderBottom(TreeNode root) {
        List> levelOrder = new LinkedList>();
        if (root == null) {
            return levelOrder;
        }
        Queue queue = new LinkedList();
        queue.offer(root);
        while (!queue.isEmpty()) {
            List level = new ArrayList();
            int size = queue.size();
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                TreeNode node = queue.poll();
                level.add(node.val);
                TreeNode left = node.left, right = node.right;
                if (left != null) {
                    queue.offer(left);
                }
                if (right != null) {
                    queue.offer(right);
                }
            }
            levelOrder.add(0, level);//栈
        }
        return levelOrder;
    }