C#刷剑指Offer | 从上到下打印二叉树

vlambda
2020-09-21

C#刷剑指Offer | 从上到下打印二叉树

点击蓝字“ 大白技术控 ”关注我哟

加个“星标★”，每日良时，好文必达！

【C#刷题】| 作者 / Edison Zhou

我们来用之前学到的数据结构知识来刷《剑指Offer》的一些核心题目（精选了其中30+道题目），希望对你有帮助！本文题目为：从上到下打印二叉树。

1题目介绍

题目：从上往下打印出二叉树的每个结点，同一层的结点按照从左到右的顺序打印。例如输入下图中的二叉树，则依次打印出8、6、10、5、7、9、11。

C#刷剑指Offer | 从上到下打印二叉树

二叉树节点的定义如下，采用C#语言描述：

public class BinaryTreeNode{ public int Data { get; set; } public BinaryTreeNode leftChild { get; set; } public BinaryTreeNode rightChild { get; set; }
 public BinaryTreeNode(int data) { this.Data = data; }
 public BinaryTreeNode(int data, BinaryTreeNode left, BinaryTreeNode right) { this.Data = data; this.leftChild = left; this.rightChild = right; }}

2解题思路与实现

思路：

这道题实质是考查树的层次遍历（广度优先遍历）算法：

每一次打印一个结点的时候，如果该结点有子结点，则把该结点的子结点放到一个队列的末尾。接下来到队列的头部取出最早进入队列的结点，重复前面的打印操作，直至队列中所有的结点都被打印出来为止。

扩展：如何广度优先遍历一个有向图？这同样也可以基于队列实现。树是图的一种特殊退化形式，从上到下按层遍历二叉树，从本质上来说就是广度优先遍历二叉树。

实现：

static void PrintFromTopToBottom(BinaryTreeNode root){ if (root == null) { return; }
 Queue<BinaryTreeNode> queue = new Queue<BinaryTreeNode>(); queue.Enqueue(root);
 while (queue.Count > 0) { BinaryTreeNode printNode = queue.Dequeue(); Console.Write("{0}\t", printNode.Data);
 if (printNode.leftChild != null) { queue.Enqueue(printNode.leftChild); }
 if (printNode.rightChild != null) { queue.Enqueue(printNode.rightChild); } }}

3单元测试

准备工作

为了方便地进行单元测试代码编写，这里封装了几个公用方法：

static void TestPortal(string testName, BinaryTreeNode root){ if (!string.IsNullOrEmpty(testName)) { Console.WriteLine("{0} begins:", testName); }
 Console.WriteLine("The nodes from top to bottom, from left to right are:"); PrintFromTopToBottom(root); Console.WriteLine("\n");}
static void SetSubTreeNode(BinaryTreeNode root, BinaryTreeNode lChild, BinaryTreeNode rChild){ if (root == null) { return; }
 root.leftChild = lChild; root.rightChild = rChild;}
static void ClearUpTreeNode(BinaryTreeNode root){ if(root != null) { BinaryTreeNode left = root.leftChild; BinaryTreeNode right = root.rightChild;
 root = null;
 ClearUpTreeNode(left); ClearUpTreeNode(right); }}

单元测试用例：

// 10// / \// 6 14// /\ /\// 4 8 12 16static void Test1(){ BinaryTreeNode node10 = new BinaryTreeNode(10); BinaryTreeNode node6 = new BinaryTreeNode(6); BinaryTreeNode node14 = new BinaryTreeNode(14); BinaryTreeNode node4 = new BinaryTreeNode(4); BinaryTreeNode node8 = new BinaryTreeNode(8); BinaryTreeNode node12 = new BinaryTreeNode(12); BinaryTreeNode node16 = new BinaryTreeNode(16);
 SetSubTreeNode(node10, node6, node14); SetSubTreeNode(node6, node4, node8); SetSubTreeNode(node14, node12, node16);
 TestPortal("Test1", node10);
 ClearUpTreeNode(node10);}
// 5// /// 4// /// 3// /// 2// /// 1static void Test2(){ BinaryTreeNode node5 = new BinaryTreeNode(5); BinaryTreeNode node4 = new BinaryTreeNode(4); BinaryTreeNode node3 = new BinaryTreeNode(3); BinaryTreeNode node2 = new BinaryTreeNode(2); BinaryTreeNode node1 = new BinaryTreeNode(1);
 node5.leftChild = node4; node4.leftChild = node3; node3.leftChild = node2; node2.leftChild = node1;
 TestPortal("Test2", node5);
 ClearUpTreeNode(node5);}
// 1// \// 2// \// 3// \// 4// \// 5static void Test3(){ BinaryTreeNode node5 = new BinaryTreeNode(5); BinaryTreeNode node4 = new BinaryTreeNode(4); BinaryTreeNode node3 = new BinaryTreeNode(3); BinaryTreeNode node2 = new BinaryTreeNode(2); BinaryTreeNode node1 = new BinaryTreeNode(1);
 node1.rightChild = node2; node2.rightChild = node3; node3.rightChild = node4; node4.rightChild = node5;
 TestPortal("Test3", node1);
 ClearUpTreeNode(node5);}
// 树中只有1个结点static void Test4(){ BinaryTreeNode node1 = new BinaryTreeNode(1);
 TestPortal("Test4", node1);
 ClearUpTreeNode(node1);}
// 树中木有结点static void Test5(){ TestPortal("Test5", null);}