0117. 填充每个节点的下一个右侧节点指针 II【中等】

• 1. 📝 题目描述
• 2. 🎯 s.1 - 虚拟头节点逐层串联

1. 📝 题目描述

• leetcode

给定一个二叉树：

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,null,7]
输出：[1,#,2,3,#,4,5,7,#]

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。
序列化输出按层序遍历顺序（由 next 指针连接），'#' 表示每层的末尾。

示例 2：

输入：root = []
输出：[]

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提示：

• 树中的节点数在范围 [0, 6000] 内
• -100 <= Node.val <= 100

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，本题中递归程序的隐式栈空间不计入额外空间复杂度。

2. 🎯 s.1 - 虚拟头节点逐层串联

c

/**
 * Definition for a Node.
 * struct Node {
 *     int val;
 *     struct Node *left;
 *     struct Node *right;
 *     struct Node *next;
 * };
 */
struct Node* connect(struct Node* root) {
    struct Node* cur = root;

    while (cur) {
        struct Node dummy;
        dummy.next = NULL;
        struct Node* tail = &dummy;

        while (cur) {
            if (cur->left) { tail->next = cur->left; tail = tail->next; }
            if (cur->right) { tail->next = cur->right; tail = tail->next; }
            cur = cur->next;
        }

        cur = dummy.next;  // 进入下一层
    }

    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) {
  let cur = root

  while (cur) {
    const dummy = new _Node(0) // 下一层的虚拟头节点
    let tail = dummy

    while (cur) {
      if (cur.left) {
        tail.next = cur.left
        tail = tail.next
      }
      if (cur.right) {
        tail.next = cur.right
        tail = tail.next
      }
      cur = cur.next
    }

    cur = dummy.next // 进入下一层
  }

  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: 'Node') -> 'Node':
        cur = root

        while cur:
            dummy = Node(0)  # 下一层的虚拟头节点
            tail = dummy

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

            cur = dummy.next  # 进入下一层

        return root

• 时间复杂度：$O(n)$，其中 $n$ 是节点数，每个节点恰好访问一次
• 空间复杂度：$O(1)$，只使用常数级指针变量

算法思路：

• 与 0116 不同，本题的二叉树不是完美二叉树，不能直接假设左右子都存在
• 用虚拟头节点 dummy 在当前层遍历时，将下一层的所有子节点通过 next 串联起来
• tail 指针跟踪下一层链表的末尾，依次链接 cur.left 和 cur.right
• 遍历完当前层后，cur = dummy.next 进入下一层，重复直到没有下一层