116. 填充每个节点的下一个右侧节点指针

题目链接： 116. 填充每个节点的下一个右侧节点指针(中等)

题目描述

给定一个 完美二叉树 ，其所有叶子节点都在同一层，每个父节点都有两个子节点。二叉树定义如下：

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

填充它的每个 next 指针，让这个指针指向其下一个右侧节点。如果找不到下一个右侧节点，则将 next 指针设置为 NULL。

初始状态下，所有 next 指针都被设置为 NULL。

进阶：

• 你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：

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。

提示：

• 树中节点的数量少于 4096

• -1000 <= node.val <= 1000

题解

思路：层次遍历，遍历每一层时，只要遍历到的当前节点不是这层的最后一个节点，就把它的next域链接起来。

代码(C++)：

struct Node {
    int val;
    Node* left;
    Node* right;
    Node* next;
    Node(int value) : val(value), left(nullptr), right(nullptr), next(nullptr) {}
};
​
class Solution {
public:
    Node* connect(Node* root) {
        queue<Node*> que;
        if (root != nullptr) que.push(root);
        while (!que.empty()) {
            int size = que.size();
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                Node* node = que.front();
                que.pop();
                if (size - i != 1) node->next = que.front();
                if (node->left) que.push(node->left);
                if (node->right) que.push(node->right);
            }
        }
        return root;
    }
};

代码(Java)：

class Node {
    public int val;
    public Node left;
    public Node right;
    public Node next;
​
    public Node() {}
    
    public Node(int _val) {
        val = _val;
    }
​
    public Node(int _val, Node _left, Node _right, Node _next) {
        val = _val;
        left = _left;
        right = _right;
        next = _next;
    }
}
​
class Solution {
    public Node connect(Node root) {
        Deque<Node> que = new LinkedList<>();
        if (root != null) que.offer(root);
        while (!que.isEmpty()) {
            int size = que.size();
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                Node node = que.poll();
                if (size - i != 1) node.next = que.peek();
                if (node.left != null) que.offer(node.left);
                if (node.right != null) que.offer(node.right);
            }
        }
        return root;
    }
}

分析：

• 时间复杂度：O(N)

• 空间复杂度：O(N)