填充每个节点的下一个右侧节点指针

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算法-填充每个节点的下一个右侧节点指针

背景

  • 算法–填充每个节点的下一个右侧节点指针

  • 博主以代码随想录算法公开课进行学习

题目

  • 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：

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    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：

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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:

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入：root = []
输出：[]

思路

  • 与层序遍历一致
  • 从左到右用 next 指针连接起来，层最后一个节点的 next 指向 null。

代码实现

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class Solution {
    public Node connect(Node root) {
        // 1. 创建队列，用来做层序遍历（BFS）
        Queue<Node> tmpQueue = new LinkedList<Node>();
        
        // 2. 如果根节点不为空，先把根节点加入队列
        if (root != null) tmpQueue.add(root);

        // 3. 外层循环：只要队列不为空，就一直处理
        while (tmpQueue.size() != 0){
            // 【关键】记录当前这一层有多少个节点
            // 必须先存起来，因为队列会不断变化
            int size = tmpQueue.size();

            // 4. 取出当前层的【第一个节点】
            Node cur = tmpQueue.poll();
            
            // 5. 把第一个节点的左右孩子加入队列（下一层用）
            if (cur.left != null) tmpQueue.add(cur.left);
            if (cur.right != null) tmpQueue.add(cur.right);

            // 6. 内层循环：处理当前层剩下的所有节点（从第2个到最后一个）
            for (int index = 1; index < size; index++){
                // 取出下一个节点
                Node next = tmpQueue.poll();
                
                // 下一个节点的孩子入队
                if (next.left != null) tmpQueue.add(next.left);
                if (next.right != null) tmpQueue.add(next.right);

                // 【核心】前一个节点.next = 后一个节点
                cur.next = next;
                
                // cur 向后移动，准备连接下一个节点
                cur = next;
            }
        }
        // 最后返回根节点
        return root;
    }
}

总结

  • 队列建议使用 ArrayDeque，比 LinkedList 内存占用更低，避免 LeetCode 内存超限
  • 不可在循环中直接使用 queue.size()，必须提前保存当前层大小