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0116. 填充每个节点的下一个右侧节点指针

• 标签：树、深度优先搜索、广度优先搜索、链表、二叉树
• 难度：中等

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题目大意

描述：给定一个完美二叉树，所有叶子节点都在同一层，每个父节点都有两个子节点。完美二叉树结构如下：

struct Node {
  int val;
  Node *left;
  Node *right;
  Node *next;
}

要求：填充每个 next 指针，使得这个指针指向下一个右侧节点。如果找不到下一个右侧节点，则将 next 置为 None。

说明：

• 初始状态下，所有 next 指针都被设置为 None。
• 树中节点的数量在 $[0, 2^{12} - 1]$ 范围内。
• $-1000 \le node.val \le 1000$。
• 进阶：
  • 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。

示例：

• 示例 1：

输入：root = [1,2,3,4,5,6,7]
输出：[1,#,2,3,#,4,5,6,7,#]
解释：给定二叉树如图 A 所示，你的函数应该填充它的每个 next 指针，以指向其下一个右侧节点，如图 B 所示。序列化的输出按层序遍历排列，同一层节点由 next 指针连接，'#' 标志着每一层的结束。

• 示例 2：

输入：root = []
输出：[]

解题思路

思路 1：层次遍历

在层次遍历的过程中，依次取出每一层的节点，并进行连接。然后再扩展下一层节点。

思路 1：代码

import collections

class Solution:
    def connect(self, root: 'Node') -> 'Node':
        if not root:
            return root
        queue = collections.deque()
        queue.append(root)
        while queue:
            size = len(queue)
            for i in range(size):
                node = queue.popleft()
                if i < size - 1:
                    node.next = queue[0]

                if node.left:
                    queue.append(node.left)
                if node.right:
                    queue.append(node.right)
        return root

思路 1：复杂度分析

• 时间复杂度：$O(n)$，其中 $n$ 为树中的节点数量。
• 空间复杂度：$O(1)$。