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剑指offer一刷:搜索与回溯算法

作者:互联网

剑指 Offer 32 - I. 从上到下打印二叉树

难度:中等

方法一:层序遍历 BFS

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:

  1. 特例处理:当树的根节点为空,则直接返回空列表 [];
  2. 初始化:打印结果列表 res = [],包含根节点的队列 queue = [root];
  3. BFS 循环:当队列 queue 为空时跳出;
    1. 出队:队首元素出队,记为 node;
    2. 打印:将 node.val 添加至列表 tmp 尾部;
    3. 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;
  4. 返回值:返回打印结果列表 res 即可。
class Solution {
    public int[] levelOrder(TreeNode root) {
        if(root == null) return new int[0];
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>(){{ 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;
    }
}

作者:Krahets
链接:https://leetcode-cn.com/leetbook/read/illustration-of-algorithm/9ab39g/
来源:力扣(LeetCode)
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

时间复杂度:O(N),空间复杂度:O(N)。

剑指 Offer 32 - II. 从上到下打印二叉树 II

难度:简单

方法一:层序遍历 BFS

在 I 的基础上,将本层全部节点打印到一行,并将下一层全部节点加入队列,以此类推,即可分为多行打印。

算法流程:

  1. 特例处理:当根节点为空,则返回空列表 [];
  2. 初始化:打印结果列表 res = [],包含根节点的队列 queue = [root];
  3. BFS 循环:当队列 queue 为空时跳出;
    1. 新建一个临时列表 tmp,用于存储当前层打印结果;
    2. 当前层打印循环:循环次数为当前层节点数(即队列 queue 长度);
      1. 出队:队首元素出队,记为 node;
      2. 打印:将 node.val 添加至 tmp 尾部;
      3. 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;
    3. 将当前层结果 tmp 添加入 res。
  4. 返回值:返回打印结果列表 res 即可。
class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        if(root != null) queue.add(root);
        while(!queue.isEmpty()) {
            List<Integer> tmp = new ArrayList<>();
            for(int i = queue.size(); i > 0; i--) {
                TreeNode node = queue.poll();
                tmp.add(node.val);
                if(node.left != null) queue.add(node.left);
                if(node.right != null) queue.add(node.right);
            }
            res.add(tmp);
        }
        return res;
    }
}

作者:Krahets
链接:https://leetcode-cn.com/leetbook/read/illustration-of-algorithm/5v22om/
来源:力扣(LeetCode)
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

时间复杂度:O(N),空间复杂度:O(N)。

其中的 int i = queue.size(); 用的很妙,学习学习。

剑指 Offer 32 - III. 从上到下打印二叉树 III

难度:中等

方法一:层序遍历 + 双端队列

算法流程:

  1. 特例处理:当树的根节点为空,则直接返回空列表 [];
  2. 初始化:打印结果空列表 res,包含根节点的双端队列 deque;
  3. BFS 循环:当 deque 为空时跳出;
    1. 新建列表 tmp,用于临时存储当前层打印结果;
    2. 当前层打印循环:循环次数为当前层节点数(即 deque 长度);
      1. 出队:队首元素出队,记为 node;
      2. 打印:若为奇数层,将 node.val 添加至 tmp 尾部;否则,添加至 tmp 头部;
      3. 添加子节点:若 node 的左(右)子节点不为空,则加入 deque;
    3. 将当前层结果 tmp 转化为 list 并添加入 res;
  4. 返回值: 返回打印结果列表 res 即可;
class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        if(root != null) queue.add(root);
        while(!queue.isEmpty()) {
            LinkedList<Integer> tmp = new LinkedList<>();
            for(int i = queue.size(); i > 0; i--) {
                TreeNode node = queue.poll();
                if(res.size() % 2 == 0) tmp.addLast(node.val);
                else tmp.addFirst(node.val);
                if(node.left != null) queue.add(node.left);
                if(node.right != null) queue.add(node.right);
            }
            res.add(tmp);
        }
        return res;
    }
}

作者:Krahets
链接:https://leetcode-cn.com/leetbook/read/illustration-of-algorithm/5vve57/
来源:力扣(LeetCode)
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

时间复杂度:O(N),空间复杂度:O(N)。

方法二:层序遍历 + 双端队列(奇偶逻辑分离)

算法流程:

class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        Deque<TreeNode> deque = new LinkedList<>();
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        if(root != null) deque.add(root);
        while(!deque.isEmpty()) {
            // 打印奇数层
            List<Integer> tmp = new ArrayList<>();
            for(int i = deque.size(); i > 0; i--) {
                // 从左向右打印
                TreeNode node = deque.removeFirst();
                tmp.add(node.val);
                // 先左后右加入下层节点
                if(node.left != null) deque.addLast(node.left);
                if(node.right != null) deque.addLast(node.right);
            }
            res.add(tmp);
            if(deque.isEmpty()) break; // 若为空则提前跳出
            // 打印偶数层
            tmp = new ArrayList<>();
            for(int i = deque.size(); i > 0; i--) {
                // 从右向左打印
                TreeNode node = deque.removeLast();
                tmp.add(node.val);
                // 先右后左加入下层节点
                if(node.right != null) deque.addFirst(node.right);
                if(node.left != null) deque.addFirst(node.left);
            }
            res.add(tmp);
        }
        return res;
    }
}

作者:Krahets
链接:https://leetcode-cn.com/leetbook/read/illustration-of-algorithm/5vve57/
来源:力扣(LeetCode)
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

时间复杂度:O(N),空间复杂度:O(N)。

方法三:层序遍历 + 倒序

class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        if(root != null) queue.add(root);
        while(!queue.isEmpty()) {
            List<Integer> tmp = new ArrayList<>();
            for(int i = queue.size(); i > 0; i--) {
                TreeNode node = queue.poll();
                tmp.add(node.val);
                if(node.left != null) queue.add(node.left);
                if(node.right != null) queue.add(node.right);
            }
            if(res.size() % 2 == 1) Collections.reverse(tmp);
            res.add(tmp);
        }
        return res;
    }
}

作者:Krahets
链接:https://leetcode-cn.com/leetbook/read/illustration-of-algorithm/5vve57/
来源:力扣(LeetCode)
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

时间复杂度:O(N),空间复杂度:O(N)。

标签:node,tmp,offer,res,打印,queue,add,一刷,回溯
来源: https://www.cnblogs.com/CWZhou/p/16241971.html