【二叉樹】全面剖析層序遍歷算法

思路是很簡單。
一種思路是對每一層的節點數進行計數，首先在隊列中預存好整棵樹的根節點。然後不斷地從隊列中取出當前層的節點，以及加入下一層的節點。如果你只是按照層序的順序遍歷，那很簡單。但如果你在每一層結束之後還需要做一些額外操作（比如換行等），那麼就有一些細節需要注意。這裏主要是剖析一下後面的情況。

如果在每一層的最後都需要一些額外操作，那麼每一層的尾節點（每一層的最後一個節點）很關鍵，必須先處理完所有普通節點都具有的操作（比如打印當前值、添加左右子節點到隊列等）後，然後再處理尾節點作爲一個特殊節點所特有的操作（比如換行等）。詳細看下圖和代碼。

代碼如下：

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;

class Node {
public:
    int val;
    Node* left;
    Node* right;
    Node* next;

    Node() : val(0), left(NULL), right(NULL), next(NULL) {}

    Node(int _val) : val(_val), left(NULL), right(NULL), next(NULL) {}

    Node(int _val, Node* _left, Node* _right, Node* _next)
        : val(_val), left(_left), right(_right), next(_next) {}
};

void f(Node* root) {
    if (root == nullptr) {
        return ;
    }

    queue<Node*> q;
    q.push(root);
    
    int cur_len = 1;
    int next_len = 0;

    while (!q.empty()) {
    	// 所有普通節點都有的操作
        Node* cur = q.front();
        q.pop();
        cout << cur->val << " ";
        --cur_len;
        
        // 所有普通節點都有的操作
        if (cur->left) {
            q.push(cur->left);
            ++next_len;
        }
        if (cur->right) {
            q.push(cur->right);
            ++next_len;
        }

        // 尾節點作爲一個特殊節點所特有的操作
        if (cur_len <= 0) {
            cur_len = next_len;
            next_len = 0;
            cout << endl;
        }
    }

}

int main() {
    Node *node1 = new Node(1, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node *node2 = new Node(2, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node *node3 = new Node(3, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node *node4 = new Node(4, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node *node5 = new Node(5, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node *node6 = new Node(6, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node *node7 = new Node(7, nullptr, nullptr, nullptr);

    node1->left = node2;
    node1->right = node3;
    node2->left = node4;
    node2->right = node5;
    node3->left = node6;
    node3->right = node7;

    f(node1);
}

另一種思路不是對每一層計數，而是用level_begin記錄下一層的首節點（下一層的第一個節點）的指針。當按照層序遍歷的順序遍歷到level_begin時，說明當前指針已經指向了新的一層。如果在每一層的最後都需要一些額外操作，那麼下一層的首節點（下一層的第一個節點）很關鍵。對於首節點的處理，與上一個思路正好相反，必須先處理完首節點作爲一個特殊節點所特有的操作（比如換行等）後，然後再處理所有普通節點都具有的操作（比如打印當前值、添加左右子節點到隊列等）。

代碼如下：

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;

class Node {
public:
    int val;
    Node* left;
    Node* right;
    Node* next;

    Node() : val(0), left(NULL), right(NULL), next(NULL) {}

    Node(int _val) : val(_val), left(NULL), right(NULL), next(NULL) {}

    Node(int _val, Node* _left, Node* _right, Node* _next)
        : val(_val), left(_left), right(_right), next(_next) {}
};

void f(Node* root) {
    if (root == nullptr) {
        return ;
    }

    queue<Node*> q;
    q.push(root);
    Node* level_begin = root;

    
    while (!q.empty()) {
        // 所有普通節點都有的操作
        Node* cur = q.front();
        q.pop();

        // 首節點作爲一個特殊節點所特有的操作
        if (cur == level_begin) {
            level_begin = nullptr;
            cout << endl;
        }

        // 所有普通節點都有的操作
        cout << cur->val << " ";
        
        // 所有普通節點都有的操作
        if (cur->left) {
            if (level_begin == nullptr) {
                level_begin = cur->left;
            }
            q.push(cur->left);
        }
        if (cur->right) {
            if (level_begin == nullptr) {
                level_begin = cur->right;
            }
            q.push(cur->right);
        }

        
    }

}

int main() {
    Node *node1 = new Node(1, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node *node2 = new Node(2, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node *node3 = new Node(3, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node *node4 = new Node(4, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node *node5 = new Node(5, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node *node6 = new Node(6, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node *node7 = new Node(7, nullptr, nullptr, nullptr);

    node1->left = node2;
    node1->right = node3;
    node2->left = node4;
    node2->right = node5;
    node3->left = node6;
    node3->right = node7;

    f(node1);
}

兩種思路的區別在於，按照第一種思路遍歷完之後，則會多輸出一個換行符；而按照第二種思路，則會在輸出第一層的第一個節點之前，多輸出一個換行符。當然，多餘的換行符是可以避免輸出的。對於第一種思路，將尾節點的判斷條件if (cur_len <= 0)改爲if (cur_len <= 0 && !q.empty())，多了一個!q.empty()；對於第二種思路，將level_begin的初值從root改爲nullptr就好。

最終修改後的代碼如下：
第一種思路：

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;

class Node {
public:
    int val;
    Node* left;
    Node* right;
    Node* next;

    Node() : val(0), left(NULL), right(NULL), next(NULL) {}

    Node(int _val) : val(_val), left(NULL), right(NULL), next(NULL) {}

    Node(int _val, Node* _left, Node* _right, Node* _next)
        : val(_val), left(_left), right(_right), next(_next) {}
};

void f(Node* root) {
    if (root == nullptr) {
        return;
    }

    queue<Node*> q;
    q.push(root);

    int cur_len = 1;
    int next_len = 0;

    while (!q.empty()) {
        // 所有普通節點都有的操作
        Node* cur = q.front();
        q.pop();
        cout << cur->val << " ";
        --cur_len;

        // 所有普通節點都有的操作
        if (cur->left) {
            q.push(cur->left);
            ++next_len;
        }
        if (cur->right) {
            q.push(cur->right);
            ++next_len;
        }

        // 尾節點作爲一個特殊節點所特有的操作
        if (cur_len <= 0 && !q.empty()) {
            cur_len = next_len;
            next_len = 0;
            cout << endl;
        }
    }

}

int main() {
    Node* node1 = new Node(1, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node* node2 = new Node(2, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node* node3 = new Node(3, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node* node4 = new Node(4, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node* node5 = new Node(5, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node* node6 = new Node(6, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node* node7 = new Node(7, nullptr, nullptr, nullptr);

    node1->left = node2;
    node1->right = node3;
    node2->left = node4;
    node2->right = node5;
    node3->left = node6;
    node3->right = node7;

    f(node1);
}

第二種思路：

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;

class Node {
public:
    int val;
    Node* left;
    Node* right;
    Node* next;

    Node() : val(0), left(NULL), right(NULL), next(NULL) {}

    Node(int _val) : val(_val), left(NULL), right(NULL), next(NULL) {}

    Node(int _val, Node* _left, Node* _right, Node* _next)
        : val(_val), left(_left), right(_right), next(_next) {}
};

void f(Node* root) {
    if (root == nullptr) {
        return;
    }

    queue<Node*> q;
    q.push(root);
    Node* level_begin = nullptr;


    while (!q.empty()) {
        // 所有普通節點都有的操作
        Node* cur = q.front();
        q.pop();

        // 首節點作爲一個特殊節點所特有的操作
        if (cur == level_begin) {
            level_begin = nullptr;
            cout << endl;
        }

        // 所有普通節點都有的操作
        cout << cur->val << " ";

        // 所有普通節點都有的操作
        if (cur->left) {
            if (level_begin == nullptr) {
                level_begin = cur->left;
            }
            q.push(cur->left);
        }
        if (cur->right) {
            if (level_begin == nullptr) {
                level_begin = cur->right;
            }
            q.push(cur->right);
        }


    }

}

int main() {
    Node* node1 = new Node(1, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node* node2 = new Node(2, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node* node3 = new Node(3, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node* node4 = new Node(4, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node* node5 = new Node(5, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node* node6 = new Node(6, nullptr, nullptr, nullptr);
    Node* node7 = new Node(7, nullptr, nullptr, nullptr);

    node1->left = node2;
    node1->right = node3;
    node2->left = node4;
    node2->right = node5;
    node3->left = node6;
    node3->right = node7;

    f(node1);
}

【二叉樹】全面剖析層序遍歷算法

京東面試：如何進行JVM調優？

美團一面：項目中有 10000 個 if else 如何優化？想了半天，被問懵了！

Python 將PowerPoint (PPT/PPTX) 轉爲HTML

SQL優化-20231016

【Python】常用文件操作

【Python】解壓zip文件

【Linux】編譯C++文件命令

vim配置文件.vimrc——設置tab爲4格

我的第一個Makefile文件

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結