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二叉樹的層次遍歷(列印)

一:按層列印

按層列印原本是十分基礎的內容,本例將同一層的節點列印在同一行上,並輸出行號。關鍵問題是換行的時機。只需要用兩個node型別的變數last和nLast即可解決這個問題。

last變量表示正在列印的當前行的最右節點,nLast表示下一行的最右節點。假設我們每一層都做從左到右的寬度優先遍歷,如果發現遍歷到的節點等於last,說明該換行了。換行之後只要令last = nLast,就可以繼續下一行的列印過程。

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class LevelTravel {
	
	public static void main(String[] args) {
		Node node1 = new Node(1);
		Node node2 = new Node(2);
		Node node3 = new Node(3);
		Node node4 = new Node(4);
		Node node5 = new Node(5);
		Node node6 = new Node(6);
		Node node7 = new Node(7);
		Node node8 = new Node(8);
		node1.left = node2;
		node1.right = node3;
		node2.left = node4;
		node3.left = node5;
		node3.right = node6;
		node5.left = node7;
		node5.right = node8;
		levelTravel(node1);
	}
	
	public static void levelTravel(Node root) {
		if(root == null) {
			return;
		}
		Queue<Node> queue = new LinkedList<Node>();
		
		int level = 1;
		Node last = root;//當前行的最右節點
		Node nLast = null;//下一行的最右節點
		
		queue.offer(root);
		System.out.print("Level " + (level++) + " : ");
		while(!queue.isEmpty()) {
			root = queue.poll();
			System.out.print(root.value + " ");
			if(root.left != null) {
				queue.offer(root.left);
				nLast = root.left;
			}
			if(root.right != null) {
				queue.offer(root.right);
				nLast = root.right;
			}
			//遍歷到當前行的最右節點,換行
			if(root == last && !queue.isEmpty()) {
				System.out.print("\nLevel " + (level++) + " : ");
				last = nLast;//記錄下一行的最右節點,繼續下一行的列印
			}
		}
	}

}

二:之字形列印

原則一:如果是從左到右,一律從dq的頭部彈出節點,如果彈出的節點沒有孩子節點,不用放任何節點到dq中,如果當前節點有孩子節點,先讓左孩子從尾部進入dq,再讓右孩子從尾部進入dq。

原則二:如果是從右到左,一律從dq的尾部彈出節點,如果彈出的節點沒有孩子節點,不用放任何節點到dq中,如果當前節點有孩子節點,先讓右孩子從頭部進入dq,再讓左孩子從頭部進入dq。

用原則一和原則二的切換,即可完成之字形列印,現在只剩一個問題,如何確定切換原則1和原則2的時機,其實還是確定每一層最後一個節點的問題。在列印過程中,下一層最後一個節點是當前層有孩子的節點中最先進入dq的孩子節點。

import java.util.Deque;
import java.util.LinkedList;

public class ZigZagTravel {
	
	public static void main(String[] args) {
		Node node1 = new Node(1);
		Node node2 = new Node(2);
		Node node3 = new Node(3);
		Node node4 = new Node(4);
		Node node5 = new Node(5);
		Node node6 = new Node(6);
		Node node7 = new Node(7);
		Node node8 = new Node(8);
		node1.left = node2;
		node1.right = node3;
		node2.left = node4;
		node3.left = node5;
		node3.right = node6;
		node5.left = node7;
		node5.right = node8;
		zigZagTravel(node1);
	}
	
	public static void zigZagTravel(Node root) {
		if(root == null) {
			return;
		}
		Deque<Node> deque = new LinkedList<Node>();
		int level = 1;
		boolean lr = true;
		Node last = root;
		Node nLast = null;
		deque.offerFirst(root);
		printLevelAndDirection(lr, level++);
		while(!deque.isEmpty()) {
			if(lr) {
				root = deque.pollFirst();
				if(root.left != null) {
					nLast = nLast == null ? root.left : nLast;//下一層最後列印的節點是當前層有孩子節點的最先進入deque的孩子節點
					deque.offerLast(root.left);
				} 
				if(root.right != null) {
					nLast = nLast == null ? root.right : nLast;
					deque.offerLast(root.right);
				}
			} else {
				root = deque.pollLast();
				if(root.right != null) {
					nLast = nLast == null ? root.right : nLast;
					deque.offerFirst(root.right);
				} 
				if(root.left != null) {
					nLast = nLast == null ? root.left : nLast;
					deque.offerFirst(root.left);
				}
			}
			System.out.print(root.value + " ");
			if(root == last && !deque.isEmpty()) {
				lr = !lr;//到當前層最後一個節點,換方向
				last = nLast;//記錄下一行最後一個節點,繼續下一行的列印
				nLast = null;//清空nLast,
				System.out.println();
				printLevelAndDirection(lr, level++);
			}
		}
	}
	
	public static void printLevelAndDirection(boolean lr, int level) {
		System.out.print("Level: " + level + " from ");
		System.out.print(lr ? "left to right: " : "right to left: ");
	}

}