【LeetCode】103. Binary Tree Zigzag Level Order Traversal 解题报告

来源：互联网发布：电信云计算公司编辑：程序博客网时间：2024/05/18 13:04

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Subject

出处：https://leetcode.com/problems/binary-tree-zigzag-level-order-traversal/

Given a binary tree, return the zigzag level order traversal of its nodes’ values. (ie, from left to right, then right to left for the next level and alternate between).

For example:
Given binary tree {3,9,20,#,#,15,7},

    3   / \  9  20    /  \   15   7

return its zigzag level order traversal as:

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

Explain

该题目与之前两题非常相似。

【LeetCode】102. Binary Tree Level Order Traversal 解题报告是从顶层往下，从左往右的次序遍历结点。

【LeetCode】107. Binary Tree Level Order Traversal II 解题报告是从底层向上，从左往右的次序遍历结点。

而该题目的意思是从顶层向下，”之字形” 顺序输出结点。（第一层从左向右，第二层从右向左，第三层从左向右……依次类推）。

Solution

solution 1

第一种方案使用【102】题目中的非递归方法进行修改。

主要就是记录当前结点所在的层级，或者当前层的结点的个数。

遇到需要反向的层的时候，调用Collections.reverse()方法或者使用LinkedList的addFirst()方法，还可以使用ArrayList的add(0, E)方法 (该方法效率不高，需要拷贝数组)。

    /**     * 3ms <br />     *      * beats 14.87% of java submissions     *      * @author jacksen     * @param root     * @return     */    public List<List<Integer>> zigzagLevelOrder(TreeNode root) {        List<List<Integer>> result = new ArrayList<List<Integer>>();        if (root == null) {            return result;        }        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<TreeNode>();        queue.add(root);        int i = queue.size(); // 记录每层的结点个数        boolean flag = false;        TreeNode tempNode = null;        List<Integer> singleLevel = new ArrayList<>();        while (!queue.isEmpty()) {            if (i == 0) {// 一层记录结束                //                if (flag) {                    Collections.reverse(singleLevel);                }                result.add(singleLevel);                //                flag = !flag;                i = queue.size();                singleLevel = new ArrayList<>();            }            tempNode = queue.poll();            singleLevel.add(tempNode.val);            --i;            if (tempNode.left != null) {                queue.add(tempNode.left);            }            if (tempNode.right != null) {                queue.add(tempNode.right);            }        }        if (flag) {            Collections.reverse(singleLevel);        }        result.add(singleLevel);        return result;    }

    /**     * 2ms <br />     *      * beats 60.36% of java submissions     *      * @author jacksen     * @param root     * @return     */    public List<List<Integer>> zigzagLevelOrder5(TreeNode root) {        List<List<Integer>> result = new ArrayList<List<Integer>>();        if (root == null) {            return result;        }        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<TreeNode>();        queue.add(root);        int i = queue.size(); // 记录每层的结点个数        boolean flag = true;        TreeNode tempNode = null;        LinkedList<Integer> singleLevel = new LinkedList<>();        while (!queue.isEmpty()) {            if (i == 0) {// 一层记录结束                //                result.add(singleLevel);                //                i = queue.size();                singleLevel = new LinkedList<>();                flag = !flag;            }            tempNode = queue.poll();            if (flag) {                singleLevel.add(tempNode.val);            } else {                singleLevel.addFirst(tempNode.val);            }            --i;            if (tempNode.left != null) {                queue.offer(tempNode.left);            }            if (tempNode.right != null) {                queue.offer(tempNode.right);            }        }        result.add(singleLevel);        return result;    }

solution 2

通过递归方式。

将【102】题目中的递归方法进行改造。

因为有层级这个变量，所以需要在每次递归时，判断 level % 2 是否为0 即可。

    /**     * 递归方式 <br />     * 重要的是记录层级, 加上一个标识标识是否集合反向<br />     *      * 1ms<br />     * eats96.02% of java submissions     *      * @author jacksen     * @param root     * @return     */    public List<List<Integer>> zigzagLevelOrder2(TreeNode root) {        List<List<Integer>> result = new ArrayList<List<Integer>>();        // levelRecursion(root, result, 0, false);        levelRecursion2(root, result, 0);        return result;    }

    /**     * 递归方法     */    private void levelRecursion(TreeNode node, List<List<Integer>> result,            int level, boolean flag) {        if (node == null) {            return;        }        if (result.size() < level + 1) {// 说明还需要添加一行            result.add(new LinkedList<Integer>());        }        if (flag) {            ((LinkedList<Integer>) result.get(level)).addFirst(node.val);        } else {            result.get(level).add(node.val);        }        levelRecursion(node.left, result, level + 1, !flag);        levelRecursion(node.right, result, level + 1, !flag);    }    /**     * 可以直接通过level层级判断是否需要addFirst，不必要再添加额外的标识     *      * @param node     * @param result     * @param level     */    private void levelRecursion2(TreeNode node, List<List<Integer>> result,            int level) {        if (node == null) {            return;        }        if (result.size() < level + 1) {// 说明还需要添加一行            result.add(new LinkedList<Integer>());        }        if (level % 2 != 0) {            ((LinkedList<Integer>) result.get(level)).addFirst(node.val);        } else {            result.get(level).add(node.val);        }        levelRecursion2(node.left, result, level + 1);        levelRecursion2(node.right, result, level + 1);    }

该方法效率最高

LeetCode 平台 Run Time 是 1ms

beats 96.02 % of java submissions.

solution 3

该题目的Tags 显示了一个“Stack”标签。
说明可以通过栈的方式来做。

    /**     * 用两个栈的方式 <br />     * 3ms <br />     * beats 14.87% of java submissions     *      * @author jacksen     * @param node     * @return     */    public List<List<Integer>> zigzagLevelOrder3(TreeNode root) {        List<List<Integer>> result = new ArrayList<List<Integer>>();        if (root == null) {            return result;        }        Stack<TreeNode> forwardStack = new Stack<>();        Stack<TreeNode> retrorseStack = new Stack<>();        forwardStack.push(root);        TreeNode tempNode = null;        List<Integer> singleList = new ArrayList<>();        while (!forwardStack.isEmpty() || !retrorseStack.isEmpty()) {            while (!forwardStack.isEmpty()) {                tempNode = forwardStack.pop();                singleList.add(tempNode.val);                if (tempNode.left != null) {                    retrorseStack.push(tempNode.left);                }                if (tempNode.right != null) {                    retrorseStack.push(tempNode.right);                }            }            if (!singleList.isEmpty()) {                result.add(singleList);                singleList = new ArrayList<>();            }            while (!retrorseStack.isEmpty()) {                tempNode = retrorseStack.pop();                singleList.add(tempNode.val);                if (tempNode.right != null) {                    forwardStack.push(tempNode.right);                }                if (tempNode.left != null) {                    forwardStack.push(tempNode.left);                }            }            if (!singleList.isEmpty()) {                result.add(singleList);                singleList = new ArrayList<>();            }        }        return result;    }

两个栈，一个从左向右遍历的层，一个存储从右向左遍历的层。

solution 4

之字形层序输出，主要就是上一层从左向右，下一层从右向左。故而需要一个标志来进行区分。

从该题目的【Discuss】中看到一种使用Deque – 双端队列的解法。

    /**     * deque <b>双端队列</b> <br />     * 3ms <br/>     * beats 14.87% of java submissions     *      * @author https://leetcode.com/discuss/89116/java-bfs-with-deque     *      * @param root     * @return     */    public List<List<Integer>> zigzagLevelOrder4(TreeNode root) {        List<List<Integer>> result = new ArrayList<List<Integer>>();        if (root == null) {            return result;        }        boolean flag = true;        TreeNode tempNode = null;        TreeNode lastNode = root;        List<Integer> singleLevel = new ArrayList<>();        Deque<TreeNode> deque = new LinkedList<>();        deque.offer(root);        while (!deque.isEmpty()) {            tempNode = flag ? deque.pollFirst() : deque.pollLast();            singleLevel.add(tempNode.val);            if (flag) {// left->right顺序添加到对尾                if (tempNode.left != null) {                    deque.offerLast(tempNode.left);                }                if (tempNode.right != null) {                    deque.offerLast(tempNode.right);                }            } else {                if (tempNode.right != null) {                    deque.offerFirst(tempNode.right);                }                if (tempNode.left != null) {                    deque.offerFirst(tempNode.left);                }            }            if (tempNode == lastNode) {                result.add(singleLevel);// 搞定一层                singleLevel = new ArrayList<>();                lastNode = flag ? deque.peekFirst() : deque.peekLast();                flag = !flag;            }        }        return result;    }

它的思想就是：

flag是true的时候，将节点从左向右添加到队尾。这样从队尾pollLast()的时候，顺序就是从右向左；
flag是false的时候，将节点从右向左添加到对头，这样从对头pollFirst()的时候，顺序就是从左向右。

【102】【107】【103】这些题目大体都是类似的。都是层序遍历输出二叉树。只不过顺序有差别而已。

大家可以举一反三。可以想想怎么从底层向上之字形层序遍历二叉树。

bingo~~

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