填充每个节点的下一个右侧节点指针

题目描述

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：

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：

提示：

你只能使用常量级额外空间。
使用递归解题也符合要求，本题中递归程序占用的栈空间不算做额外的空间复杂度。

要点分析

方法一: 利用上一层的next指针

每行设置一个行头指针, 再设置一个指针用于遍历行的每一个节点

每个节点的左儿子节点的next为其右儿子节点,
其右儿子节点的next为其next的左儿子节点

循环出口:

行头指针的左儿子节点为空(层次遍历出口)
行遍历指针为空(行内节点遍历出口)

易错点及注意事项:

空树的单独判断
循环跳出条件的判断
注意区分行内遍历和行之间的层次遍历

AC代码如下:

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:int val;Node* left;Node* right;Node* next;Node() : val(0), left(NULL), right(NULL), next(NULL) {}Node(int _val) : val(_val), left(NULL), right(NULL), next(NULL) {}Node(int _val, Node* _left, Node* _right, Node* _next): val(_val), left(_left), right(_right), next(_next) {}
};
*/class Solution {public:Node* connect(Node* root) {if(root==nullptr) return nullptr;//判断是否为空链表Node* ptr=root;//设置行遍历指针Node* leftHead=root;//设置行头指针while(leftHead->left!=nullptr){ptr=leftHead;while(ptr!=nullptr){ptr->left->next=ptr->right;if(ptr->next!=nullptr){ptr->right->next=ptr->next->left;}ptr=ptr->next;}leftHead=leftHead->left;//注意此处不是ptr=ptr->left}return root;}
};

方法二: 广度优先搜索, 层次遍历完美二叉树

主要考察层次遍历的使用, 通过队列和BFS进行层次遍历

注意C++STL的正确使用以及next连接两个节点的正确位置

AC代码如下:

class Solution {public:Node* connect(Node* root) {if (root == nullptr) {return root;}// 初始化队列同时将第一层节点加入队列中，即根节点queue<Node*> Q;Q.push(root);// 外层的 while 循环迭代的是层数while (!Q.empty()) {// 记录当前队列大小int size = Q.size();// 遍历这一层的所有节点for(int i = 0; i < size; i++) {// 从队首取出元素Node* node = Q.front();Q.pop();// 连接if (i < size - 1) //注意每一行最后一个节点的next不赋值{node->next = Q.front();}// 拓展下一层节点if (node->left != nullptr) {Q.push(node->left);}if (node->right != nullptr) {Q.push(node->right);}}}// 返回根节点return root;}
};

方法三: 利用两个指针之间的关系

这种方法巧妙就在于其利用cur与pre之间的关系分类型, 分步将不同类型的节点初始化next

具体如下图:

public Node connect(Node root)
{if (root == null) return root;//cur我们可以把它看做是每一层的链表Node cur = root;while (cur != null) {//遍历当前层的时候，为了方便操作在下一层前面添加一个哑结点（注意这里是访问当前层的节点，然后把下一层的节点串起来）Node dummy = new Node(0);//pre表示下一层节点的前一个节点Node pre = dummy;//然后开始遍历当前层的链表//因为是完美二叉树，如果有左子节点就一定有右子节点while (cur != null && cur.left != null) {//让pre节点的next指向当前节点的左子节点，也就是把它串起来pre.next = cur.left;//然后再更新prepre = pre.next;//pre节点的next指向当前节点的右子节点，pre.next = cur.right;pre = pre.next;//继续访问这一行的下一个节点cur = cur.next;}//把下一层串联成一个链表之后，让他赋值给cur，//后续继续循环，直到cur为空为止cur = dummy.next;}return root;
}

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