102. 二叉树的层序遍历 ,226.翻转二叉树 ,101.对称二叉树 2

简介: 本文介绍了三道经典的二叉树问题及其解法:**层序遍历**、**翻转二叉树**和**对称二叉树**。 - **层序遍历**使用队列实现广度优先搜索(BFS),逐层从左到右访问节点。 - **翻转二叉树**通过递归交换左右子树,简单高效。 - **对称二叉树**借助递归比较左右子树是否镜像对称。 总结指出,解决二叉树问题需明确遍历顺序(前序、中序、后序或层序),避免稀里糊涂解题。掌握通用方法论,才能灵活应对各类问题。

题目:102. 二叉树的层序遍历

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:

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:[]

提示:

树中节点数目在范围 [0, 2000] 内

-1000 <= Node.val <= 1000

思考过程与知识点:

层序遍历一个二叉树。就是从左到右一层一层的去遍历二叉树。这种遍历的方式和我们之前讲过的都不太一样。

需要借用一个辅助数据结构即队列来实现,队列先进先出,符合一层一层遍历的逻辑,而用栈先进后出适合模拟深度优先遍历也就是递归的逻辑。

而这种层序遍历方式就是图论中的广度优先遍历,只不过我们应用在二叉树上。

题解:

class Solution {
public:
    vector<vector<int>> levelOrder(TreeNode* root) {
        vector <vector <int>> ret;
        if (!root) {
            return ret;
        }
 
        queue <TreeNode*> q;
        q.push(root);
        while (!q.empty()) {
            int currentLevelSize = q.size();
            ret.push_back(vector <int> ());
            for (int i = 1; i <= currentLevelSize; ++i) {
                auto node = q.front(); q.pop();
                ret.back().push_back(node->val);
                if (node->left) q.push(node->left);
                if (node->right) q.push(node->right);
            }
        }
       
        return ret;
    }
};

 

题目:226. 翻转二叉树

给你一棵二叉树的根节点 root ,翻转这棵二叉树,并返回其根节点。

示例 1:

输入:root = [4,2,7,1,3,6,9]

输出:[4,7,2,9,6,3,1]

示例 2:

输入:root = [2,1,3]

输出:[2,3,1]

示例 3:

输入:root = []

输出:[]

提示:

树中节点数目范围在 [0, 100] 内

-100 <= Node.val <= 100

题解:

class Solution {
public:
    TreeNode* invertTree(TreeNode* root) {
        if (root == NULL) return root;
        swap(root->left, root->right);  // 中
        invertTree(root->left);         // 左
        invertTree(root->right);        // 右
        return root;
    }
};

题目:101. 对称二叉树

给你一个二叉树的根节点 root , 检查它是否轴对称。

示例 1:

输入:root = [1,2,2,3,4,4,3]

输出:true

示例 2:

输入:root = [1,2,2,null,3,null,3]

输出:false

提示:

树中节点数目在范围 [1, 1000] 内

-100 <= Node.val <= 100

题解:

class Solution {
public:
    bool compare(TreeNode* left, TreeNode* right) {
        // 首先排除空节点的情况
        if (left == NULL && right != NULL) return false;
        else if (left != NULL && right == NULL) return false;
        else if (left == NULL && right == NULL) return true;
        // 排除了空节点,再排除数值不相同的情况
        else if (left->val != right->val) return false;
 
        // 此时就是:左右节点都不为空,且数值相同的情况
        // 此时才做递归,做下一层的判断
        bool outside = compare(left->left, right->right);   // 左子树:左、 右子树:右
        bool inside = compare(left->right, right->left);    // 左子树:右、 右子树:左
        bool isSame = outside && inside;                    // 左子树:中、 右子树:中 (逻辑处理)
        return isSame;
 
    }
    bool isSymmetric(TreeNode* root) {
        if (root == NULL) return true;
        return compare(root->left, root->right);
    }
};

总结:

针对二叉树的问题,解题之前一定要想清楚究竟是前中后序遍历,还是层序遍历。

二叉树解题的大忌就是自己稀里糊涂的过了(因为这道题相对简单),但是也不知道自己是怎么遍历的。

这也是造成了二叉树的题目“一看就会,一写就废”的原因。

针对翻转二叉树,我给出了一种递归,三种迭代(两种模拟深度优先遍历,一种层序遍历)的写法,都是之前我们讲过的写法,融汇贯通一下而已。

大家一定也有自己的解法,但一定要成方法论,这样才能通用,才能举一反三!


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