剑指offer-59、按之字形顺序打印⼆叉树
<h2 id="题描述">题⽬描述</h2><p>请实现⼀个函数按照之字形打印⼆叉树，即第⼀⾏按照从左到右的顺序打印，第⼆层按照从右⾄左的顺序打印，第三⾏按照从左到右的顺序打印，其他⾏以此类推。</p>
<p>示例1<br>
输⼊：{8,6,10,5,7,9,11}<br>
返回值：[,,]</p>
<h2 id="思路及解答">思路及解答</h2>
<h3 id="双向链表推荐">双向链表（推荐）</h3>
<ol>
<li>借助双向链表，初始化⼀个添加⽅向 boolean 值，先将根节点添加进去：</li>
<li>获取 list ⾥⾯剩下的元素的个数，挨个取出就是⼀层，取出的时候，如果 reverse 为 true ，则往链表的第 0 个索引位置添加，否则直接在后⾯添加，然后判断每⼀个取出来的节点的左右节点是不是为空，不为空则加⼊链表。</li>
<li>每⼀层处理完之后，将 list 加⼊结果集中，然后翻转 reverse 的值，继续判断 list 是不是为空，执⾏第⼆步循环。</li>
</ol>
<pre><code class="language-java">public class Solution {
public ArrayList < ArrayList < Integer >> Print(TreeNode pRoot) {
LinkedList < TreeNode > nodes = new LinkedList < > ();
ArrayList < ArrayList < Integer >> results = new ArrayList();
boolean reverse = true;
if (pRoot != null) {
nodes.add(pRoot);
while (!nodes.isEmpty()) {
ArrayList < Integer > integers = new ArrayList();
int size = nodes.size();
for (int i = 0; i < size; i++) {
TreeNode node = nodes.poll();
if (reverse) {
integers.add(node.val);
} else {
integers.add(0, node.val);
}
if (node.left != null) {
nodes.offer(node.left);
}
if (node.right != null) {
nodes.offer(node.right);
}
}
if (integers.size() != 0) {
results.add(integers);
}
reverse = !reverse;
}
}
return results;
}
}
</code></pre>
<ul>
<li>空间复杂度由于借助了额外的 list ，为 O(n)</li>
<li>时间复杂度，由于每个节点进⼊队列⼜出来，为 O(2n) ，也是 O(n) 。</li>
</ul>
<h3 id="队列--方向反转">队列 + 方向反转</h3>
<p>这是最直接的方法。我们进行标准的层序遍历，但用一个标志位记录当前层是奇数层还是偶数层。对于偶数层，我们在将该层的节点值列表加入最终结果前，先进行反转</p>
<pre><code class="language-java">import java.util.*;
public class Solution {
public ArrayList<ArrayList<Integer>> Print(TreeNode pRoot) {
ArrayList<ArrayList<Integer>> result = new ArrayList<>();
if (pRoot == null) return result;
Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
queue.offer(pRoot);
boolean leftToRight = true; // 方向标志，true表示从左到右
while (!queue.isEmpty()) {
int levelSize = queue.size(); // 当前层的节点数
ArrayList<Integer> levelList = new ArrayList<>();
// 遍历当前层的所有节点
for (int i = 0; i < levelSize; i++) {
TreeNode node = queue.poll();
levelList.add(node.val); // 将节点值加入当前层列表
// 将下一层的节点按标准顺序（先左后右）加入队列
if (node.left != null) queue.offer(node.left);
if (node.right != null) queue.offer(node.right);
}
// 如果是偶数层（从第0层开始算则为奇数索引），反转当前层列表
if (!leftToRight) {
Collections.reverse(levelList);
}
result.add(levelList);
leftToRight = !leftToRight; // 切换方向
}
return result;
}
}
</code></pre>
<ul>
<li><strong>时间复杂度</strong>：O(n)。每个节点被访问一次，对于偶数层，<code>Collections.reverse</code>的时间复杂度为 O(当前层节点数)，所有层的节点数相加为 n，因此总时间复杂度为 O(n)。</li>
<li><strong>空间复杂度</strong>：O(n)。队列和结果列表所需空间与节点数 n 成线性关系。</li>
</ul>
<h3 id="双栈交替">双栈交替</h3>
<p>利用栈后进先出（LIFO）的特性来自然地实现顺序的反转。我们使用两个栈，一个用于处理当前层，另一个用于存储下一层的节点</p>
<pre><code class="language-java">import java.util.*;
public class Solution {
public ArrayList<ArrayList<Integer>> Print(TreeNode pRoot) {
ArrayList<ArrayList<Integer>> result = new ArrayList<>();
if (pRoot == null) return result;
Stack<TreeNode> stack1 = new Stack<>(); // 处理奇数层（从左到右）
Stack<TreeNode> stack2 = new Stack<>(); // 处理偶数层（从右到左）
stack1.push(pRoot);
// 当两个栈都为空时，遍历结束
while (!stack1.isEmpty() || !stack2.isEmpty()) {
ArrayList<Integer> levelList = new ArrayList<>();
if (!stack1.isEmpty()) {
// 处理stack1（奇数层），其子节点将以“从右到左”的顺序压入stack2
while (!stack1.isEmpty()) {
TreeNode node = stack1.pop();
levelList.add(node.val);
// 关键：先左子节点后右子节点入栈，出栈顺序则为先右后左
if (node.left != null) stack2.push(node.left);
if (node.right != null) stack2.push(node.right);
}
} else {
// 处理stack2（偶数层），其子节点将以“从左到右”的顺序压入stack1
while (!stack2.isEmpty()) {
TreeNode node = stack2.pop();
levelList.add(node.val);
// 关键：先右子节点后左子节点入栈，出栈顺序则为先左后右
if (node.right != null) stack1.push(node.right);
if (node.left != null) stack1.push(node.left);
}
}
result.add(levelList);
}
return result;
}
}
</code></pre>
<ul>
<li><strong>时间复杂度</strong>：O(n)。每个节点被压入栈和弹出栈各一次。</li>
<li><strong>空间复杂度</strong>：O(n)。两个栈在最坏情况下共同存储 n 个节点。</li>
</ul>
</div>
<div id="MySignature" role="contentinfo">
<p>本文来自在线网站：seven的菜鸟成长之路，作者：seven，转载请注明原文链接：www.seven97.top</p><br><br>
来源：https://www.cnblogs.com/sevencoding/p/19430421
頁:
[1]