102. 二叉树的层序遍历

1. 题目

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）。

示例 1：

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

示例 2：

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输入：root = [1]
输出：[[1]]

示例 3：

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输入：root = []
输出：[]

提示：

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

2. 思路

  • 已知题目要求按照层序遍历记录二叉树的层序序列
  • 初始化结果集合列表result与队列queue，其中队列用于记录下每一层的节点
  • 二叉树层序遍历中，主要利用的是每一层的固定节点数量，并利用队列先进先出的特性，可以取出对应一层的节点序列
  • 并在取出记录值的过程中，判断其下一层（也就是其left与right节点）是否存在，存在则继续写入队列中以供后续遍历
  • 在完成一层遍历时，将该层的层序序列记录至结果集合列表result中

3. 代码

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/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return List.of();
        }

        var result = new ArrayList<List<Integer>>();
        var queue = new ArrayDeque<TreeNode>();
        queue.offer(root);

        while (!queue.isEmpty()) {
            var size = queue.size();
            var layerList = new ArrayList<Integer>(size);

            for (var i = 0; i < size; ++i) {
                var node = queue.poll();
                layerList.add(node.val);

                if (node.left != null) {
                    queue.offer(node.left);
                }

                if (node.right != null) {
                    queue.offer(node.right);
                }
            }

            result.add(layerList);
        }

        return result;
    }
}

4. 复杂度

  • 时间复杂度：O(n)
  • 空间复杂度：O(n)

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