摘要

剑指 Offer 32 - I. 从上到下打印二叉树

剑指 Offer 32 - II. 从上到下打印二叉树 II

剑指 Offer 32 - III. 从上到下打印二叉树 III

一、二叉树的层序遍历

题目要求的二叉树的从上至下打印（即按层打印），又称为二叉树的广度优先搜索（BFS）。BFS通常借助队列的先入先出特性来实现。

算法流程：

特例处理：当树的根节点为空，则直接返回空列表 [] ；
初始化：打印结果列表 res = [] ，包含根节点的队列 queue = [root] ；
BFS 循环：当队列 queue 为空时跳出；
出队：队首元素出队，记为 node；
打印：将 node.val 添加至列表 tmp 尾部；
添加子节点：若 node的左（右）子节点不为空，则将左（右）子节点加入队列queue ；
返回值：返回打印结果列表 res 即可。

package Tree;

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

/**
 * @Classname JZ32从上到下打印二叉树I
 * @Description TODO
 * @Date 2023/2/21 20:51
 * @Created by xjl
 */
public class JZ32从上到下打印二叉树I {

    public class TreeNode {
        int val;
        TreeNode left;
        TreeNode right;

        TreeNode(int x) {
            val = x;
        }
    }

    public int[] levelOrder(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return new int[0];
        }
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.add(root);
        ArrayList<Integer> ans = new ArrayList<>();
        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode node = queue.poll();
            ans.add(node.val);
            if (node.left != null) {
                queue.add(node.left);
            }
            if (node.right != null) {
                queue.add(node.right);
            }
        }
        int[] res = new int[ans.size()];
        for (int i = 0; i < ans.size(); i++) {
            res[i] = ans.get(i);
        }
        return res;
    }
}

复杂度分析：

时间复杂度O(N) ： N为二叉树的节点数量，即BFS 需循环N 次。
空间复杂度O(N) ：最差情况下，即当树为平衡二叉树时，最多有N/2个树节点同时queue 中，使用 O(N)大小的额外空间。

二、层序遍历的多数组

package Tree;

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Queue;

/**
 * @Classname JZ32层序遍历II
 * @Description TODO
 * @Date 2023/2/21 20:56
 * @Created by xjl
 */
public class JZ32层序遍历II {

    public class TreeNode {
        int val;
        TreeNode left;
        TreeNode right;

        TreeNode(int x) {
            val = x;
        }
    }

    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        List<List<Integer>> result = new ArrayList<List<Integer>>();
        if (root == null) {
            return result;
        }
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<TreeNode>();
        queue.offer(root);
        while (!queue.isEmpty()) {
            List<Integer> level = new ArrayList<Integer>();
            int currentLevelSize = queue.size();
            for (int i = 1; i <= currentLevelSize; ++i) {
                TreeNode node = queue.poll();
                level.add(node.val);
                if (node.left != null) {
                    queue.offer(node.left);
                }
                if (node.right != null) {
                    queue.offer(node.right);
                }
            }
            result.add(level);
        }
        return result;
    }
}

三、之字打印（层序遍历）

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        List<List<Integer>> lists=new ArrayList<>();
        if (root==null){
            return lists;
        }
        Queue<TreeNode> queue=new ArrayDeque<>();
        queue.add(root);
        while (!queue.isEmpty()){
           int n=queue.size();
           List<Integer> list=new ArrayList<>();
           for (int i=1;i<=n;i++){
               TreeNode node=queue.poll();
               list.add(node.val);
               if (node.left!=null){
                   queue.add(node.left);
               }
               if (node.right!=null){
                   queue.add(node.right);
               }
           }
           lists.add(list);
        }
        for (int i=0;i<lists.size();i++){
            if (i%2!=0){
                Collections.reverse(lists.get(i));
            }
        }
        return lists;
    }
}