JAVA實現二叉樹的花樣層次遍歷

上一篇文章記錄了二叉樹及N叉樹的前中後序遍歷之後JAVA實現二叉樹、N叉樹遞歸/非遞歸實現前、中、後序遍歷，再來記錄一下二叉樹的花樣層次遍歷，前中後序遍歷非遞歸主要藉助棧這一數據結構，層次遍歷主要是藉助隊列這一數據結構。
這三道題目有點進階打怪的意思，哈哈~~從最簡單的層次遍歷開始；再到要求每層輸出爲一行，就需要知道每層有幾個節點了；再到要求之字形打印，那麼不只需要知道每層有幾個節點，還有要知道當前遍歷到那一層了。具體分析如下：

題目解答中用到的TreeNode類，定義如下：

public class TreeNode {
    int val = 0;
    TreeNode left = null;
    TreeNode right = null;

    public TreeNode(int val) {
        this.val = val;

    }

從上往下打印二叉樹

題目描述：

從上往下打印出二叉樹的每個節點，同層節點從左至右打印。

題目解答：

• 由題目描述可以知道這裏考察的是二叉樹的層次遍歷

• 利用隊列：先進先出的特性，首先將根節點入隊;

• 判斷當隊不爲空的時候，隊頭元素出隊，放入list集合，然後將其左孩子入隊，然後將其右孩子入隊;

• 注意root爲空的情況

  public ArrayList<Integer> PrintFromTopToBottom(TreeNode root) {
            ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
          if (root == null){
              return list;
          }
         Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<TreeNode>();
         queue.add(root);
          TreeNode topNode;
          while (!queue.isEmpty()){
              topNode = queue.remove();
              list.add(topNode.val);
              if (topNode.left != null){
                queue.add(topNode.left);
              }
              if (topNode.right != null){
                 queue.add(topNode.right);
              }
          }
          return list;
      }
  

把二叉樹打印成多行

題目描述:

從上到下按層打印二叉樹，同一層結點從左至右輸出。每一層輸出一行。

題目解答：

• 相對於層次遍歷的區別在於：每層輸出一行；

• 即需要知道每一層的節點個數，將遍歷的節點放入list，該行遍歷結束之後，將list放入res

• 問題在於如何知道每一層的節點個數？首先知道當前所在層的個數，在遍歷當前所在層的時候，計算出下一層的節點個數，當前層遍歷結束，更新當前層的節點個數爲下一層的節點個數。

  ArrayList<ArrayList<Integer> > Print(TreeNode pRoot) {
          ArrayList<ArrayList<Integer>> res = new ArrayList<>();
          if (pRoot == null ){
              return res;
          }
          Queue<TreeNode> q = new LinkedList<>();
          q.offer(pRoot);
          //記錄每一層的節點個數
          int sum = 1;
          while (!q.isEmpty()){
              ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
              //當前所在層下一層節點的個數
              int temp = 0;
            while (sum>0){
                TreeNode node = q.remove();
                    list.add(node.val);
                    if (node.left != null){
                        q.offer(node.left);
                        temp++;
                    }
                    if (node.right != null){
                        q.offer(node.right);
                        temp ++;
                    }
                sum --;
            }
            //當前所在層節點操作完成之後，更新sum的值，進行下一層
            sum = temp;
             res.add(list);
          }
          return res;
      }
  

按之字形順序打印二叉樹

題目描述：

請實現一個函數按照之字形打印二叉樹，即第一行按照從左到右的順序打印，第二層按照從右至左的順序打印，第三行按照從左到右的順序打印，其他行以此類推。

題目解答：

• 與把二叉樹打印成多行相比，區別在於相鄰行的打印順序不同

• 需要知道當前所在行是第幾行，若當前行是偶數行需要對list集合進行順序調整

  public ArrayList<ArrayList<Integer> > Print(TreeNode pRoot) {
          ArrayList<ArrayList<Integer>> res = new ArrayList<>();
  
          if (pRoot == null){
              return res;
          }
          Queue<TreeNode> q = new LinkedList<>();
          q.offer(pRoot);
          //當前所操作的行數
          int row = 1;
          //每層的節點數
          int sum = 1;
          while (!q.isEmpty()){
              ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
              //當前所在層的下一層節點的個數
              int temp = 0;
              //遍歷當前層的所有節點
              while (sum>0){
                  //將隊首元素出隊
                  TreeNode node = q.remove();
                  list.add(node.val);
  
                  if (node.left != null){
                      q.offer(node.left);
                      temp++;
                  }
  
                  if (node.right != null){
                      q.offer(node.right);
                      temp ++;
                  }
                  sum--;
              }
              sum = temp;
              if (row % 2 ==0){
                  //當前行是偶數行的的話，需要將獲得的list數組調整
                  for (int i = 0,j = list.size()-1;i<j;i++,j--){
                      int t = list.get(i);
                      list.set(i,list.get(j));
                      list.set(j,t);
                  }
              }
              row++;
              res.add(list);
          }
          return res;
          
      }