919. 完全二叉樹插入器 : 簡單 BFS 運用題

題目描述

這是 LeetCode 上的 ​​919. 完全二叉樹插入器​​ ，難度為 中等。

Tag : 「模拟」、「BFS」、「樹的周遊」

完全二叉樹 是每一層（除最後一層外）都是完全填充（即，節點數達到最大）的，并且所有的節點都盡可能地集中在左側。

設計一種算法，将一個新節點插入到一個完整的二叉樹中，并在插入後保持其完整。

實作 ​

​CBTInserter​

​ 類:

• ​

  ​CBTInserter(TreeNode root)​

  ​​ 使用頭節點為​

  ​root​

  ​ 的給定樹初始化該資料結構；
• ​

  ​CBTInserter.insert(int v)​

  ​​  向樹中插入一個值為​

  ​Node.val == val​

  ​​ 的新節點​

  ​TreeNode​

  ​​。使樹保持完全二叉樹的狀态，并傳回插入節點​

  ​TreeNode​

  ​ 的父節點的值
• ​

  ​CBTInserter.get_root()​

  ​ 将傳回樹的頭節點。

示例 1：

輸入
["CBTInserter", "insert", "insert", "get_root"]
[[[1, 2]], [3], [4], []]

輸出
[null, 1, 2, [1, 2, 3, 4]]

解釋
CBTInserter cBTInserter = new CBTInserter([1, 2]);
cBTInserter.insert(3);  // 傳回 1
cBTInserter.insert(4);  // 傳回 2
cBTInserter.get_root(); // 傳回 [1, 2, 3, 4]      

提示：

• 樹中節點數量範圍為
• ​

  ​root​

  ​ 是完全二叉樹
• 每個測試用例最多調用​

  ​insert​

  ​​ 和​

  ​get_root​

  ​​ 操作

BFS

起始使用數組對構造函數傳入的 ​

​root​

​​ 進行 ​

​BFS​

​​ 層序周遊（由于仍要保留層序周遊順序，是以使用下标指針 ​

​cur​

​ 來模拟出隊位置）。

對于 ​

​insert​

​​ 操作而言，我們要在數組（層序周遊順序）中找到首個「存在左右空子節點」的父節點 ​

​fa​

​​，由于找到 ​

​fa​

​​ 節點的過程數組下标單調遞增，是以可以使用全局變量 ​

​idx​

​​ 不斷往後搜尋，每次将新節點 ​

​node​

​​ 添加到目前樹後，需要将 ​

​node​

​ 添加到數組尾部。

​

​get_root​

​ 操作則始終傳回數組首位元素即可。

Java 代碼：

class CBTInserter {
    List<TreeNode> list = new ArrayList<>();
    int idx = 0;
    public CBTInserter(TreeNode root) {
        list.add(root);
        int cur = 0;
        while (cur < list.size()) {
            TreeNode node = list.get(cur);
            if (node.left != null) list.add(node.left);
            if (node.right != null) list.add(node.right);
            cur++;
        }
    }
    public int insert(int {
        TreeNode node = new TreeNode(val);
        while (list.get(idx).left != null && list.get(idx).right != null) idx++;
        TreeNode fa = list.get(idx);
        if (fa.left == null) fa.left = node;
        else if (fa.right == null) fa.right = node;
        list.add(node);
        return fa.val;
    }
    public TreeNode get_root() {
        return list.get(0);
    }
}      

TypeScript 代碼：

class CBTInserter {
    list: TreeNode[] = new Array<TreeNode>()
    idx: number = 0
    constructor(root: TreeNode | null) {
        this.list.push(root)
        let cur = 0
        while (cur < this.list.length) {
            const node = this.list[cur]
            if (node.left != null) this.list.push(node.left)
            if (node.right != null) this.list.push(node.right)
            cur++
        }
    }
    insert(val: number): number {
        const node = new TreeNode(val)
        while (this.list[this.idx].left != null && this.list[this.idx].right != null) this.idx++
        const fa = this.list[this.idx]
        if (fa.left == null) fa.left = node
        else if (fa.right == null) fa.right = node
        this.list.push(node)
        return fa.val
    }
    get_root(): TreeNode | null {
        return this.list[0]
    }
}      

• 時間複雜度：
• 空間複雜度：

最後

這是我們「刷穿 LeetCode」系列文章的第 ​

​No.919​

​ 篇，系列開始于 2021/01/01，截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道題目，部分是有鎖題，我們将先把所有不帶鎖的題目刷完。