螺旋形式的层序遍历 | 使用一栈一队列

在二叉树的层序遍历中，我们按照从上到下、从左到右的顺序依次遍历每一层的节点。但是，本篇文章将介绍使用一栈一队列的算法，输出螺旋形式的层序遍历结果。螺旋形式的遍历将以交替的方式来访问每一层的节点，一层从左往右遍历，另一层则从右往左遍历。

解法思路

我们首先需要建立一棵二叉树，并将其存储在内存中。

然后，我们可以使用一栈一队列的数据结构来实现螺旋形式的遍历。我们需要维护两个数据结构：

• 一个队列用于存储当前层的节点；
• 一个栈用于存储下一层的节点。

我们按照以下方式遍历每一层的节点：

1. 初始化：将根节点放在队列中；
2. 访问：从队列中取出当前层的节点，输出节点的值；
3. 子结构：将子节点加入栈中，注意先放右子节点再放左子节点，以保证栈中节点的输出顺序；
4. 切换：当队列中的节点遍历完毕，切换到下一层。此时，将栈中的节点依次弹出，并放入队列中，以便能够按照相反的顺序遍历下一层节点；
5. 重复：重复以上步骤，直到遍历完所有的节点。

代码实现

下面是使用一栈一队列遍历二叉树的代码实现（使用 Python 语言编写）：

class TreeNode:
    def __init__(self, val):
        self.val = val
        self.left = None
        self.right = None
        
def zigzagOrderTraversal(root: TreeNode) -> List[List[int]]:
    if not root:
        return []
    queue, stack, result = [root], [], []
    flag = True
    while queue:
        level = []
        for i in range(len(queue)):
            node = queue.pop(0)
            if flag:
                level.append(node.val)
            else:
                level.insert(0, node.val)
            if node.left:
                stack.append(node.left)
            if node.right:
                stack.append(node.right)
        result.append(level)
        queue, stack = stack, queue
        flag = not flag
    return result

测试用例

下面是使用 Python 语言编写的针对上述代码实现的测试用例。

# 测试用例
'''
    1
   / \
  2   3
 / \ / \
4  5 6  7

输出：[[1], [3, 2], [4, 5, 6, 7]]
'''
root = TreeNode(1)
root.left = TreeNode(2)
root.right = TreeNode(3)
root.left.left = TreeNode(4)
root.left.right = TreeNode(5)
root.right.left = TreeNode(6)
root.right.right = TreeNode(7)
print(zigzagOrderTraversal(root))

总结

螺旋形式的层序遍历是一个非常实用的算法，可以让我们更好地理解并处理树形结构数据。使用一栈一队列来实现这个算法，可以让我们在代码的可读性和执行效率之间找到一个很好的平衡点。如果你正在进行树形结构数据的开发工作，强烈建议你掌握这个算法。