0102. 二叉树的层序遍历【中等】

• 1. 📝 题目描述
• 2. 🎯 s.1 - BFS（队列）

1. 📝 题目描述

• leetcode

给你二叉树的根节点 root，返回其节点值的 层序遍历。 （即逐层地，从左到右访问所有节点）。

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示例 1：

输入：root = [3,9,20,null,null,15,7]
输出：[[3],[9,20],[15,7]]

示例 2：

输入：root = [1]
输出：[[1]]

示例 3：

输入：root = []
输出：[]

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提示：

• 树中节点数目在范围 [0, 2000] 内
• -1000 <= Node.val <= 1000

2. 🎯 s.1 - BFS（队列）

c

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     struct TreeNode *left;
 *     struct TreeNode *right;
 * };
 */
/**
 * Return an array of arrays of size *returnSize.
 * The sizes of the arrays are returned as *returnColumnSizes array.
 * Note: Both returned array and *columnSizes array must be malloced, assume caller calls free().
 */
int** levelOrder(struct TreeNode* root, int* returnSize, int** returnColumnSizes) {
    *returnSize = 0;
    if (!root) {
        *returnColumnSizes = NULL;
        return NULL;
    }

    int** ans = (int**)malloc(2000 * sizeof(int*));
    *returnColumnSizes = (int*)malloc(2000 * sizeof(int));
    struct TreeNode* queue[2001];
    int front = 0, rear = 0;
    queue[rear++] = root;

    while (front < rear) {
        int size = rear - front;
        ans[*returnSize] = (int*)malloc(size * sizeof(int));
        (*returnColumnSizes)[*returnSize] = size;
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            struct TreeNode* node = queue[front++];
            ans[*returnSize][i] = node->val;
            if (node->left) queue[rear++] = node->left;
            if (node->right) queue[rear++] = node->right;
        }
        (*returnSize)++;
    }

    return ans;
}

js

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * function TreeNode(val, left, right) {
 *     this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *     this.left = (left===undefined ? null : left)
 *     this.right = (right===undefined ? null : right)
 * }
 */
/**
 * @param {TreeNode} root
 * @return {number[][]}
 */
var levelOrder = function (root) {
  if (!root) return []
  const ans = []
  const queue = [root]

  while (queue.length) {
    const size = queue.length
    const level = []
    for (let i = 0; i < size; i++) {
      const node = queue.shift()
      level.push(node.val)
      if (node.left) queue.push(node.left)
      if (node.right) queue.push(node.right)
    }
    ans.push(level)
  }

  return ans
}

py

# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode:
#     def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
#         self.val = val
#         self.left = left
#         self.right = right
class Solution:
    def levelOrder(self, root: Optional[TreeNode]) -> List[List[int]]:
        if not root:
            return []
        ans = []
        queue = deque([root])

        while queue:
            level = []
            for _ in range(len(queue)):
                node = queue.popleft()
                level.append(node.val)
                if node.left:
                    queue.append(node.left)
                if node.right:
                    queue.append(node.right)
            ans.append(level)

        return ans

• 时间复杂度：$O(n)$，其中 $n$ 是二叉树的节点数，每个节点恰好入队、出队各一次
• 空间复杂度：$O(n)$，队列最多同时存储一层的节点，最坏情况为完全二叉树的最后一层约 $\frac{n}{2}$ 个节点

算法思路：

• 用队列实现 BFS，初始将根节点入队
• 每轮循环先记录当前队列长度 size（即当前层的节点数），依次出队 size 个节点，将它们的值收集到 level 数组中，同时将非空子节点入队
• 每轮结束后将 level 加入结果，直到队列为空