【LeetCode】226. 翻转二叉树（简单）——代码随想录算法训练营Day15

题目链接：226. 翻转二叉树

题目描述

给你一棵二叉树的根节点?root?，翻转这棵二叉树，并返回其根节点。

示例 1：

输入：root = [4,2,7,1,3,6,9]
输出：[4,7,2,9,6,3,1]

示例 2：

输入：root = [2,1,3]
输出：[2,3,1]

示例 3：

输入：root = []
输出：[]

提示：

• 树中节点数目范围在?[0, 100]?内
• -100 <= Node.val <= 100

文章讲解：代码随想录

视频讲解：听说一位巨佬面Google被拒了，因为没写出翻转二叉树 | LeetCode：226.翻转二叉树_哔哩哔哩_bilibili

题解1：递归遍历

思路：递归的翻转左子树，再递归的翻转右子树，然后翻转当前节点的左孩子和右孩子。

前序遍历

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * function TreeNode(val, left, right) {
 *     this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *     this.left = (left===undefined ? null : left)
 *     this.right = (right===undefined ? null : right)
 * }
 */
/**
 * @param {TreeNode} root
 * @return {TreeNode}
 */
var invertTree = function(root) {
    if (root) {
        // 翻转当前节点的子节点
        let _ = root.left;
        root.left = root.right;
        root.right = _;
        invertTree(root.left); // 递归的翻转左子树
        invertTree(root.right); // 递归的翻转右子树
    }
    return root;
};

后序遍历

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * function TreeNode(val, left, right) {
 *     this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *     this.left = (left===undefined ? null : left)
 *     this.right = (right===undefined ? null : right)
 * }
 */
/**
 * @param {TreeNode} root
 * @return {TreeNode}
 */
var invertTree = function(root) {
    if (root) {
        invertTree(root.left); // 递归的翻转左子树
        invertTree(root.right); // 递归的翻转右子树
        // 翻转当前节点的子节点
        let _ = root.left;
        root.left = root.right;
        root.right = _;
    }
    return root;
};

中序遍历

中序遍历的写法和前序、后续稍微有点不同，原因在于中序遍历的处理顺序是左中右，对中间节点翻转处理后，右子树翻转到了左边，代码逻辑要做处理。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * function TreeNode(val, left, right) {
 *     this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *     this.left = (left===undefined ? null : left)
 *     this.right = (right===undefined ? null : right)
 * }
 */
/**
 * @param {TreeNode} root
 * @return {TreeNode}
 */
var invertTree = function(root) {
    if (root) {
        // 翻转当前节点的子节点
        invertTree(root.left); // 递归的翻转左子树
        let _ = root.left;
        root.left = root.right;
        root.right = _;
        invertTree(root.left); // 因为中序遍历的处理顺序是左中右，对中间节点翻转处理后，右节点翻转到了左边，因此这里应该递归的翻转左子树
    }
    return root;
};

分析：时间复杂度为 O(n)，空间复杂度为 O(logn)。

题解2：层序遍历

思路：对二叉树进行层序遍历，翻转每个节点的左右孩子。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * function TreeNode(val, left, right) {
 *     this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *     this.left = (left===undefined ? null : left)
 *     this.right = (right===undefined ? null : right)
 * }
 */
/**
 * @param {TreeNode} root
 * @return {TreeNode}
 */
var invertTree = function(root) {
    const queue = [];
    if (root) {
        queue.push(root);
    }
    while (queue.length > 0) {
        const node = queue.shift();
        // 翻转当前节点的左右孩子
        let _ = node.left;
        node.left = node.right;
        node.right = _;
        node.left && queue.push(node.left);
        node.right && queue.push(node.right);
    }
    return root;
};

分析：时间复杂度为 O(n)，空间复杂度为 O(n)。

题解3：迭代遍历

思路：使用迭代写法的遍历写法来完成二叉树翻转。

前序遍历

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * function TreeNode(val, left, right) {
 *     this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *     this.left = (left===undefined ? null : left)
 *     this.right = (right===undefined ? null : right)
 * }
 */
/**
 * @param {TreeNode} root
 * @return {TreeNode}
 */
var invertTree = function(root) {
    const stack = [];
    if (root) {
        stack.push(root);
    }
    while (stack.length > 0) {
        const node = stack.pop();
        // 中
        const _ = node.left;
        node.left = node.right;
        node.right = _;
        node.right && stack.push(node.right); // 右
        node.left && stack.push(node.left); // 左
    }
    return root;
};

中序遍历

这里需要注意对右孩子的处理已经和标准中序遍历写法有了区别。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * function TreeNode(val, left, right) {
 *     this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *     this.left = (left===undefined ? null : left)
 *     this.right = (right===undefined ? null : right)
 * }
 */
/**
 * @param {TreeNode} root
 * @return {TreeNode}
 */
var invertTree = function(root) {
    const stack = [];
    let cur = root;
    while (stack .length > 0 || cur) {
        if (cur) {
            stack.push(cur);
            cur = cur.left; // 左
        } else {
            // 中
            cur = stack.pop();
            let _ = cur.left;
            cur.left = cur.right;
            cur.right = _;
            cur = cur.left; // “右”
        }
    }
    return root;
};

后续遍历

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * function TreeNode(val, left, right) {
 *     this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *     this.left = (left===undefined ? null : left)
 *     this.right = (right===undefined ? null : right)
 * }
 */
/**
 * @param {TreeNode} root
 * @return {TreeNode}
 */
var invertTree = function(root) {
    const stack = [];
    if (root) {
        stack.push(root);
    }
    while (stack.length > 0) {
        const node = stack.pop();
        // 中
        const _ = node.left;
        node.left = node.right;
        node.right = _;
        node.left && stack.push(node.left); // 左
        node.right && stack.push(node.right); // 右
    }
    return root;
};

前序遍历（统一写法）

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * function TreeNode(val, left, right) {
 *     this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *     this.left = (left===undefined ? null : left)
 *     this.right = (right===undefined ? null : right)
 * }
 */
/**
 * @param {TreeNode} root
 * @return {TreeNode}
 */
var invertTree = function(root) {
    const stack = [];
    if (root) {
        stack.push(root);
    }
    while (stack.length > 0) {
        let node = stack.pop();
        if (node) {
            node.right && stack.push(node.right); // 右
            node.left && stack.push(node.left); // 左
            stack.push(node); // 中
            stack.push(null);
        } else {
            node = stack.pop();
            const _ = node.left;
            node.left = node.right;
            node.right = _; 
        }
    }
    return root;
};

中序遍历（统一写法）

统一写法中的中序遍历由于使用的是标记法，在对节点处理之前，该节点的左孩子、该节点、该节点的右孩子已经以固定顺序入栈了，因此不会出现前面的已经交换左右子树导致继续遍历时要调整方向。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * function TreeNode(val, left, right) {
 *     this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *     this.left = (left===undefined ? null : left)
 *     this.right = (right===undefined ? null : right)
 * }
 */
/**
 * @param {TreeNode} root
 * @return {TreeNode}
 */
var invertTree = function(root) {
    const stack = [];
    if (root) {
        stack.push(root);
    }
    while (stack.length > 0) {
        let node = stack.pop();
        if (node) {
            node.right && stack.push(node.right); // 右
            stack.push(node); // 中
            stack.push(null);
            node.left && stack.push(node.left); // 左
        } else {
            node = stack.pop();
            const _ = node.left;
            node.left = node.right;
            node.right = _; 
        }
    }
    return root;
};

后续遍历（统一写法）

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * function TreeNode(val, left, right) {
 *     this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *     this.left = (left===undefined ? null : left)
 *     this.right = (right===undefined ? null : right)
 * }
 */
/**
 * @param {TreeNode} root
 * @return {TreeNode}
 */
var invertTree = function(root) {
    const stack = [];
    if (root) {
        stack.push(root);
    }
    while (stack.length > 0) {
        let node = stack.pop();
        if (node) {
            stack.push(node); // 中
            stack.push(null);
            node.right && stack.push(node.right); // 右
            node.left && stack.push(node.left); // 左
        } else {
            node = stack.pop();
            const _ = node.left;
            node.left = node.right;
            node.right = _; 
        }
    }
    return root;
};

分析：时间复杂度为 O(n)，空间复杂度为 O(logn)。

收获

本题使用任何一种二叉树的遍历方式都可以解决（中序遍历有点绕，不太建议），本质是要交换每个节点的左右孩子，写出了这么多种遍历的代码，更加加深了我对二叉树遍历的理解。