0116. 填充每个节点的下一个右侧节点指针【中等】

• 1. 📝 题目描述
• 2. 🎯 s.1 - 利用已建立的 next 指针逐层遍历

1. 📝 题目描述

• leetcode

给定一个 完美二叉树，其所有叶子节点都在同一层，每个父节点都有两个子节点。二叉树定义如下：

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 = [1,2,3,4,5,6,7]
输出：[1,#,2,3,#,4,5,6,7,#]

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。
序列化的输出按层序遍历排列，同一层节点由 next 指针连接，'#' 标志着每一层的结束。

示例 2：

输入：root = []
输出：[]

---

提示：

• 树中节点的数量在 [0, 2^12 - 1] 范围内
• -1000 <= node.val <= 1000

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，本题中递归程序占用的栈空间不算做额外的空间复杂度。

2. 🎯 s.1 - 利用已建立的 next 指针逐层遍历

c

/**
 * Definition for a Node.
 * struct Node {
 *     int val;
 *     struct Node *left;
 *     struct Node *right;
 *     struct Node *next;
 * };
 */
struct Node* connect(struct Node* root) {
    if (!root) return NULL;
    struct Node* leftmost = root;

    while (leftmost->left) {
        struct Node* cur = leftmost;
        while (cur) {
            cur->left->next = cur->right;
            if (cur->next) cur->right->next = cur->next->left;
            cur = cur->next;
        }
        leftmost = leftmost->left;
    }

    return root;
}

js

/**
 * // Definition for a _Node.
 * function _Node(val, left, right, next) {
 *    this.val = val === undefined ? null : val;
 *    this.left = left === undefined ? null : left;
 *    this.right = right === undefined ? null : right;
 *    this.next = next === undefined ? null : next;
 * };
 */
/**
 * @param {_Node} root
 * @return {_Node}
 */
var connect = function (root) {
  if (!root) return null
  let leftmost = root

  while (leftmost.left) {
    let cur = leftmost
    while (cur) {
      // 左子 -> 右子
      cur.left.next = cur.right
      // 右子 -> 下一个节点的左子
      if (cur.next) cur.right.next = cur.next.left
      cur = cur.next
    }
    leftmost = leftmost.left
  }

  return root
}

py

"""
# Definition for a Node.
class Node:
    def __init__(self, val: int = 0, left: 'Node' = None, right: 'Node' = None, next: 'Node' = None):
        self.val = val
        self.left = left
        self.right = right
        self.next = next
"""
class Solution:
    def connect(self, root: 'Optional[Node]') -> 'Optional[Node]':
        if not root:
            return None
        leftmost = root

        while leftmost.left:
            cur = leftmost
            while cur:
                cur.left.next = cur.right
                if cur.next:
                    cur.right.next = cur.next.left
                cur = cur.next
            leftmost = leftmost.left

        return root

• 时间复杂度：$O(n)$，其中 $n$ 是节点数，每个节点恰好处理一次
• 空间复杂度：$O(1)$，只使用常数级指针变量

算法思路：

• 利用完美二叉树的性质，从最左节点 leftmost 逐层往下处理
• 在当前层通过已建立的 next 指针横向移动 cur，为下一层的子节点建立连接：
  • cur.left.next = cur.right（同父节点的左右子连接）
  • cur.right.next = cur.next.left（跨父节点的连接）
• 处理完一层后，leftmost = leftmost.left 进入下一层