0117-填充每个节点的下一个右侧节点指针 II

Raphael Liu Lv10
  2023-09-13 00:47:26 2023-09-13 00:47:26 Created   2023-09-13 10:42:31 2023-09-13 10:42:31 Updated    

给定一个二叉树：

struct Node {
  int val;
  Node *left;
  Node *right;
  Node *next;
}

填充它的每个 next 指针，让这个指针指向其下一个右侧节点。如果找不到下一个右侧节点，则将 next 指针设置为 NULL 。

初始状态下，所有 next 指针都被设置为 NULL 。

示例 1：

**输入** ：root = [1,2,3,4,5,null,7]
**输出：** [1,#,2,3,#,4,5,7,#]
**解释：** 给定二叉树如图 A 所示，你的函数应该填充它的每个 next 指针，以指向其下一个右侧节点，如图 B 所示。序列化输出按层序遍历顺序（由 next 指针连接），'#' 表示每层的末尾。

示例 2：

**输入：** root = []
**输出：** []

提示：

  • 树中的节点数在范围 [0, 6000] 内
  • -100 <= Node.val <= 100

进阶：

  • 你只能使用常量级额外空间。
  • 使用递归解题也符合要求，本题中递归程序的隐式栈空间不计入额外空间复杂度。

1，BFS解决

看到关于二叉树的问题，首先要想到关于二叉树的一些常见遍历方式，
对于二叉树的遍历有

  1. 前序遍历
  2. 中序遍历
  3. 后续遍历
  4. 深度优先搜索（DFS）
  5. 宽度优先搜索（BFS）

除了上面介绍的5种以外，还有Morris（莫里斯）的前中后3种遍历方式，总共也就这8种。所以只要遇到二叉树相关的算法题，首先想到的就是上面的几种遍历方式，然后再稍加修改，基本上也就这个套路。

这题让求的就是让把二叉树中每行都串联起来，对于这道题来说最适合的就是BFS。也就是一行一行的遍历，如下图所示

image.png

他的代码如下

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
public void levelOrder(TreeNode tree) {
    if (tree == null)
        return;
    Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
    queue.add(tree);//相当于把数据加入到队列尾部
    while (!queue.isEmpty()) {
        //poll方法相当于移除队列头部的元素
        TreeNode node = queue.poll();
        System.out.println(node.val);
        if (node.left != null)
            queue.add(node.left);
        if (node.right != null)
            queue.add(node.right);
    }
}

在遍历每一行的时候，只要把他们串联起来就OK，下面就来把上面的代码改造一下

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
public Node connect(Node root) {
    if (root == null)
        return root;
    Queue<Node> queue = new LinkedList<>();
    queue.add(root);
    while (!queue.isEmpty()) {
        //每一层的数量
        int levelCount = queue.size();
        //前一个节点
        Node pre = null;
        for (int i = 0; i < levelCount; i++) {
            //出队
            Node node = queue.poll();
            //如果pre为空就表示node节点是这一行的第一个，
            //没有前一个节点指向他，否则就让前一个节点指向他
            if (pre != null) {
                pre.next = node;
            }
            //然后再让当前节点成为前一个节点
            pre = node;
            //左右子节点如果不为空就入队
            if (node.left != null)
                queue.add(node.left);
            if (node.right != null)
                queue.add(node.right);
        }
    }
    return root;
}

看一下运行结果
image.png


上面运行效率并不是很高，这是因为我们把节点不同的入队然后再不停的出队，其实可以不需要队列，每一行都可以看成一个链表比如第一行就是只有一个节点的链表，第二行是只有两个节点的链表（假如根节点的左右两个子节点都不为空）……

image.png
image.png

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
public Node connect(Node root) {
    if (root == null)
        return root;
    //cur我们可以把它看做是每一层的链表
    Node cur = root;
    while (cur != null) {
        //遍历当前层的时候，为了方便操作在下一
        //层前面添加一个哑结点（注意这里是访问
        //当前层的节点，然后把下一层的节点串起来）
        Node dummy = new Node(0);
        //pre表示访下一层节点的前一个节点
        Node pre = dummy;
        //然后开始遍历当前层的链表
        while (cur != null) {
            if (cur.left != null) {
                //如果当前节点的左子节点不为空，就让pre节点
                //的next指向他，也就是把它串起来
                pre.next = cur.left;
                //然后再更新pre
                pre = pre.next;
            }
            //同理参照左子树
            if (cur.right != null) {
                pre.next = cur.right;
                pre = pre.next;
            }
            //继续访问这一行的下一个节点
            cur = cur.next;
        }
        //把下一层串联成一个链表之后，让他赋值给cur，
        //后续继续循环，直到cur为空为止
        cur = dummy.next;
    }
    return root;
}

看一下运行结果
image.png


我把部分算法题整理成了PDF文档，截止目前总共有900多页，大家可以下载阅读
链接：https://pan.baidu.com/s/1hjwK0ZeRxYGB8lIkbKuQgQ
提取码：6666

如果觉得有用就给个赞吧，还可以关注我的LeetCode主页 查看更多的详细题解

 Comments
On this page
0117-填充每个节点的下一个右侧节点指针 II
  1. 1，BFS解决