LeetCode 2641. 二叉树的堂兄弟节点 II：层序遍历并记下兄弟节点

【LetMeFly】2641.二叉树的堂兄弟节点 II：层序遍历并记下兄弟节点

力扣题目链接：https://leetcode.cn/problems/cousins-in-binary-tree-ii/

给你一棵二叉树的根 root ，请你将每个节点的值替换成该节点的所有 堂兄弟节点值的和 。

如果两个节点在树中有相同的深度且它们的父节点不同，那么它们互为 堂兄弟 。

请你返回修改值之后，树的根 root 。

注意，一个节点的深度指的是从树根节点到这个节点经过的边数。

 

示例 1：

输入：root = [5,4,9,1,10,null,7]
输出：[0,0,0,7,7,null,11]
解释：上图展示了初始的二叉树和修改每个节点的值之后的二叉树。
- 值为 5 的节点没有堂兄弟，所以值修改为 0 。
- 值为 4 的节点没有堂兄弟，所以值修改为 0 。
- 值为 9 的节点没有堂兄弟，所以值修改为 0 。
- 值为 1 的节点有一个堂兄弟，值为 7 ，所以值修改为 7 。
- 值为 10 的节点有一个堂兄弟，值为 7 ，所以值修改为 7 。
- 值为 7 的节点有两个堂兄弟，值分别为 1 和 10 ，所以值修改为 11 。

示例 2：

输入：root = [3,1,2]
输出：[0,0,0]
解释：上图展示了初始的二叉树和修改每个节点的值之后的二叉树。
- 值为 3 的节点没有堂兄弟，所以值修改为 0 。
- 值为 1 的节点没有堂兄弟，所以值修改为 0 。
- 值为 2 的节点没有堂兄弟，所以值修改为 0 。

 

提示：

• 树中节点数目的范围是 [1, 105] 。
• 1 <= Node.val <= 104

方法一：层序遍历并记下兄弟节点

层序遍历很简单：

使用一个队列或数组（初始将根节点放入数组），在数组非空时：

创建临时新数组并遍历数组中的所有节点，

处理当前节点，将节点的子节（如有）放入新数组中。

遍历结束时，交换临时数组和上一个数组。

我们要做的修改是：

1. 将节点及其兄弟节点同时入队
2. 遍历某一层时，遍历两次。第一次统计这一层的元素之和、记录每个节点的值（后续可能会变化）、子节点放入新数组（如有）；第二次修改每个节点的值（$这层值的总和-当前节点值-兄弟节点值$）

最终返回根节点即可。

• 时间复杂度$O(size(tree))$
• 空间复杂度$O(\max size(layer))$

AC代码

C++

class Solution {
public:
    TreeNode* replaceValueInTree(TreeNode* root) {
        vector<pair<TreeNode*, TreeNode*>> v = {{root, nullptr}, };  // [, ...]
        while (v.size()) {
            int valSum = 0;
            vector<pair<TreeNode*, TreeNode*>> nextV;
            unordered_map<TreeNode*, int> originalVal;
            for (auto&& [thisNode, broNode] : v) {
                originalVal[thisNode] = thisNode->val;
                valSum += thisNode->val;
                if (thisNode->left) {
                    nextV.push_back({thisNode->left, thisNode->right});
                }
                if (thisNode->right) {
                    nextV.push_back({thisNode->right, thisNode->left});
                }
            }
            for (auto&& [thisNode, broNode] : v) {
                thisNode->val = valSum - thisNode->val - originalVal[broNode];
            }
            swap(v, nextV);  // 这里不可：memmove(&v, &nextV, nextV.size());
        }
        return root;
    }
};

Python

# from collections import defaultdict

# # Definition for a binary tree node.
# class TreeNode:
#     def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
#         self.val = val
#         self.left = left
#         self.right = right

class Solution:
    def replaceValueInTree(self, root: TreeNode) -> TreeNode:
        v = [(root, None)]
        while v:
            valSum = 0
            originalVal = defaultdict(int)
            nextV = []
            for thisNode, broNode in v:
                valSum += thisNode.val
                originalVal[thisNode] = thisNode.val
                if thisNode.left:
                    nextV.append((thisNode.left, thisNode.right))
                if thisNode.right:
                    nextV.append((thisNode.right, thisNode.left))
            for thisNode, broNode in v:
                thisNode.val = valSum - thisNode.val - originalVal[broNode]
            v = nextV
        return root

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