按之字形顺序打印二叉树【刷题记录】

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一、题目描述

给定一个二叉树,返回该二叉树的之字形层序遍历,(第一层从左向右,下一层从右向左,一直这样交替) 例如:

给定的二叉树是{1,2,3,#,#,4,5}
在这里插入图片描述

该二叉树之字形层序遍历的结果是 [ [1], [3,2], [4,5] ]

示例1
输入:{1,2,3,#,#,4,5}
返回值:[[1],[3,2],[4,5]]

示例2
输入:{8,6,10,5,7,9,11}
返回值:[[8],[10,6],[5,7,9,11]]

示例3
输入:{1,2,3,4,5}
返回值:[[1],[3,2],[4,5]]

二、解题思路
(一)层次遍历+栈

主要利用层次遍历二叉树的节点,并根据奇偶层添加二叉树的节点
算法流程:

1、特殊情况:如果树的根节点为空,则直接返回 【】
2、初始化:返回列表 res ,二叉树层索引 index,辅助栈
3、层次遍历循环,当栈为空跳出:
step1:新建列表tmp,用于临时存储当前层打印结果
step2:当前层打印循环:循环次数为当前层节点数量
1、出栈:栈底元素,记为 node
2、打印:将所在层节点值添加到 tmp中
3、添加子节点:若 node 的左右子树不为空,则 入栈
step3:根据index判断所在层是奇数层还是偶数层:
1、若为奇数层:将tmp直接添加到res中
2、若为偶数层:将tmp倒序添加到res中
step4:index 加1
4、返回打印结果 res
在这里插入图片描述

class Solution:
    def Print(self, pRoot):
        # write code here
        if not pRoot:
            return []
        res = []
        # 辅助栈
        stack = [pRoot]
        # 记录层数
        index = 1
        while stack:
            tmp = []
            for i in range(len(stack)): 
                node = stack[0]
                stack = stack[1:]
                tmp.append(node.val)
                if node.left:
                    stack.append(node.left)
                if node.right:
                    stack.append(node.right)
            # 判断所在树的层数,根据层数对 tmp 是否倒序存储
            if index % 2 == 0:
                res.append(tmp[::-1])
            else:
                res.append(tmp)
            index += 1 
        return res

复杂度分析
时间复杂度O(N):N为二叉树的节点数量,层次遍历、进出栈
空间复杂度O(N): 最差情况下,即当树为满二叉树时,最多有 N/2 个树节点 同时 在 stack 中,使用 O(N) 大小的额外空间。

(二)双栈

一旦看到这种有关顺序的,第一个就要想到用栈或队列实现,有这个思路才能进一步实现、优化。

比如这道题,要求 “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”,显然,如果能直接利用栈或队列的特性,就能实现题目要求的各种顺序了。

算法流程:

1、 维护两个栈,一个存放奇数层的节点,一个存放偶数层的节点
2、整型变量level表示当前遍历第几层,奇数则顺序打印,偶数逆序打印, 从第1层开始
3、分奇数层和偶数层处理
(1)奇数层按顺序,每次偶数层的栈保存偶数层节点,先存左结点,这样等下次pop时就是右节点先打印
(2)偶数层反序,每次奇数层的栈保存偶数层节点,先存右结点,这样等下次pop时就是左节点先打印
在这里插入图片描述

class Solution:
    def Print(self, pRoot):
        # write code here
        if pRoot==None:
            return []
        stack1=[pRoot]
        stack2=[]
        res1=[]
        res2=[]
        result=[]
        while stack1 or stack2:
            res1=[]
            res2=[]
            # 处理奇数层
            while stack1:
                node=stack1.pop()
                # 按顺序,先存左节点,再存右节点
                if node.left:
                    stack2.append(node.left)
                if node.right:
                    stack2.append(node.right)
                res1.append(node.val)
            # 收集当前层的结果
            if len(res1)!=0:
                result.append(res1)
            # 处理偶数层
            while stack2:
                node=stack2.pop()
                if node.right:
                    stack1.append(node.right)
                if node.left:
                    stack1.append(node.left)
                res2.append(node.val)
            # 收集当前层的结果
            if len(res2)!=0:
                result.append(res2)
        return result

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