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题目: 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，同一层的节点按从左到右的顺序打印，每一层打印到一行。

例如: 给定二叉树: [3,9,20,null,null,15,7],

    3
   / \
  9  20
    /  \
   15   7

返回其层次遍历结果：

[
  [3],
  [9,20],
  [15,7]
]

本题考点：

二叉树的遍历算法和递归编程能力，代码的鲁棒性。

解题思路:

此题与LeetCode-102题-二叉树的层次遍历类似，与剑指offer-32题-从上到下打印二叉树思路类似。

方法一：迭代

同样借助队列实现，不过注意，与之前不同，此题要注意计算出当前层有多少个元素：等于队列的长度，按照顺序遍历完队列加入out中。

第 0 层只包含根节点 root，算法实现如下：

  • 初始化队列只包含一个节点 root。
  • 当队列非空的时候：
    • 计算当前层有多少个元素：等于队列的长度。
    • 初始化一个空列表out
    • 利用循环将这些元素从队列中弹出，并加入out空列表中。
    • 将他们的孩子节点作为下一层压入队列中。
    • 将out列表加入res中，进入下一层。

方法二：递归

递归，首先确认树非空，然后调用递归函数 helper(node, level)，参数是当前节点和节点的层次。程序过程如下：

  • 输出为 res，当前最高层数就是res的长度 res.size()。比较访问节点所在的层次 level 和当前最高层次 res.size() 的大小(当前所在层次level始终是不大于当前最高层次res.size()的)，如果level == res.size()了，就向res添加一个空res.push_back(vector<int>())。
  • 将当前节点插入到对应层的列表 res[level] 中。
  • 递归非空的孩子节点：helper(node->left / node->right, level + 1)。

代码

C++

Python

C++:

迭代：

/*
struct TreeNode {
    int val;
    struct TreeNode *left;
    struct TreeNode *right;
    TreeNode(int x) :
            val(x), left(NULL), right(NULL) {
    }
};
*/
class Solution {
public:
        vector<vector<int> > Print(TreeNode* root) {
            vector<vector<int>> res;
            if (root==NULL)
                return res;
            queue<TreeNode*> q;
            q.push(root);
            while(!q.empty())
            {
                int count = q.size();
                vector<int> out;
                while(count>0)
                {
                    TreeNode* node = q.front();
                    q.pop();
                    out.push_back(node->val);
                    if (node->left)
                        q.push(node->left);
                    if (node->right)
                        q.push(node->right);
                    count--;
                }
                res.push_back(out);
            }
            return res;
        }
    
};

递归

class Solution {
public:
    vector<vector<int>> Print(TreeNode* root) {
        vector<vector<int>> res;
        if (root==NULL)
            return res;
        helper(root, res,0);
        return res;
    }

    void helper(TreeNode* root, vector<vector<int>> &res, int level)
    {
        if (root==NULL)
            return;
        if (res.size()==level)
            res.push_back(vector<int>());
        res[level].push_back(root->val);
        if (root->left)
            helper(root->left,res,level+1);
        if (root->right)
            helper(root->right,res,level+1);
    }
};

Python:

迭代

# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.left = None
#         self.right = None

class Solution:
    def levelOrder(self, root: TreeNode) -> List[List[int]]:
        res = []
        if root is None:
            return res
        q = []
        q.append(root)
        while q:
            n = len(q)
            out = []
            while n>0:
                node = q.pop(0)
                out.append(node.val)
                if node.left:
                    q.append(node.left)
                if node.right:
                    q.append(node.right)
                n-=1
            res.append(out[:])
        return res

递归

# -*- coding:utf-8 -*-
# class TreeNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.left = None
#         self.right = None
class Solution:
    # 返回二维列表[[1,2],[4,5]]
    def Print(self, root):
        # write code here
        res = []
        if root is None:
            return res
        self.helper(root, res, 0)
        return res
    def helper(self, root, res, level):
        if root is None:
            return
        if len(res) == level:
            res.append([])
        res[level].append(root.val)
        if root.left:
            self.helper(root.left,res,level+1)
        if root.right:
            self.helper(root.right, res, level+1)

参考