Leetcode_102_Binary Tree Level Order Traversal

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Given a binary tree, return the level order traversal of its nodes' values. (ie, from left to right, level by level).

For example:
Given binary tree {3,9,20,#,#,15,7},

    3
   / \
  9  20
    /  \
   15   7

return its level order traversal as:

[
  [3],
  [9,20],
  [15,7]
]

思路：

（1）题意为给定一颗二叉树，按层次输出每层对应的值。

（2）本文主要运用队列来操作树中每层节点。为了避免每次从根节点开始遍历，在我们对地第m层进行访问时，只需知道m-1层节点信息即可，这样就无需每次都从根节点开始访问，从而可以提高效率。

（3）这里设置两个标记位first和last来记录当前层待访问的节点位置和当前层最后一个节点的下一个节点的位置。

（4）解题思路大致为：如果根节点不为空，将根节点加入当前队列，初始化标记位first为0，即为当前队列中待访问的第一个节点，初始化标记位last为1，即为当前队列中元素个数。如果first小于队列大小，即在队列中对应在first位置的节点存在，则进入循环准备遍历第一层元素，last指向队列中最后一个元素的下一个位置，如果first<last，说明该层还有元素未被访问，将first位置对应的节点存入临时存储每层节点的链表中，如果该位置的左右节点不为空，则分别将左右节点存入当前链表中，已经遍历完一个节点，此时first++，即指向下一个待遍历的节点，循环直到first==last，说明当前层节点全部遍历完，将临时链表存入待输出的队列中；然后接着遍历第二层，依次类推，直到遍历到最后一层最后一个节点时，此时last等于当前队列元素个数，跳出循环，返回结果。

（5）对于题目中的示例，下面给出其执行过程：

A：将根节点3加入当前队列all中，初始化first=0，last=1

B：由于first<all.size()=1，说明first所对应位置在all中存有节点，此时last执行all最后一个节点3所在位置0的下一个位置1

C：由于first<last，当前层未遍历，取出first所对元素3存入临时链表level中，继续看该节点的下层孩子节点，即其左右节点是否为空

D：不为空则将9和20加入队列，此时，first所指元素已遍历完，first指向下一个元素，first++，此时first=last，说明第一层遍历完了

E：接着遍历第二层，第二层开始位置为1，即从节点9开始遍历，......

F：这里需要注意的是：每遍历到一个节点，将其左右节点加入队列的顺序必须为先左后右，这样才能保证输出顺序的正确性。

（6）本文主要考察对队列的应用，特别是其“先进先出”的特性，能够保证每层都是按照从左到右的顺序输出。

（7）希望本文对你有所帮助。谢谢。

算法代码实现如下所示：

public static List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
	List<List<Integer>> result = new LinkedList<List<Integer>>();
	//注意root为空时不能返回null
	if (root == null)
		return result;

	List<TreeNode> all = new LinkedList<TreeNode>();
	all.add(root);
	int first = 0; //当前待访问节点，初始为第一个节点，即根节点
	int last = 1; //当前链表中元素个数，初始只有一个
	while (first < all.size()) {  //如果待访问节点存在于链表
		last = all.size();      //下一行访问开始，定位last为当前行最后一个节点下一个节点所在位置
		List<Integer> level = new LinkedList<Integer>();
		while (first < last) {    //如果first==last表示该行所有节点都被访问到了，跳出循环
			level.add(all.get(first).val);
			if (all.get(first).left != null) {
				all.add(all.get(first).left);
			}
			if (all.get(first).right != null) {
				all.add(all.get(first).right);
			}
			first++; //每访问完一个节点就指向下一个节点
		}
		result.add(level);
	}
	return result;
}