2023-06-06：给你二叉树的根结点 root ，请你设计算法计算二叉树的 垂序遍历 序列。

对位于 (row, col) 的每个结点而言，

其左右子结点分别位于 (row + 1, col - 1) 和 (row + 1, col + 1)

树的根结点位于 (0, 0) 。

二叉树的 垂序遍历 从最左边的列开始直到最右边的列结束，按列索引每一列上的所有结点，

形成一个按出现位置从上到下排序的有序列表。如果同行同列上有多个结点，

则按结点的值从小到大进行排序。

返回二叉树的 垂序遍历 序列。

输入：root = [3,9,20,null,null,15,7]。

输出：[[9],[3,15],[20],[7]]。

答案2023-06-06：

大体过程如下：

1 定义结构体TreeNode表示二叉树节点，包含属性Val表示节点值和Left和Right分别表示左右节点。

2.定义结构体Info表示节点信息，包含属性row、col和val分别表示节点所在的行、列和值。

3.定义函数NewInfo()创建节点信息。

4.定义切片类型ByColThenRowThenVal并实现其三个方法Len()、Less()和Swap()使之按列、行和节点值排序。

5.定义函数verticalTraversal()实现二叉树的垂序遍历。

6.在verticalTraversal()中，创建切片collects存储各节点信息，并将根节点的信息存入其中。

7.调用函数dfs()遍历整个二叉树，添加各节点的信息到collects中。

8.对collects按列、行和节点值排序。

9.遍历collects，将同列的所有节点值存入一个新的子切片，将子切片添加到答案ans中。

10.返回答案ans。

时间复杂度是O(nlogn)，其中n是节点数。n个节点需要遍历一次，排序时间复杂度是O(nlogn)。所以总时间复杂度是O(nlogn)。

空间复杂度是O(n)，其中n是节点数。需要使用切片collects来存储节点的信息，collects的长度最大是n，所以空间复杂度是O(n)。

golang完整代码如下：

package main

import (
    "fmt"
    "sort"
)

type TreeNode struct {
    Val   int
    Left  *TreeNode
    Right *TreeNode
}

type Info struct {
    row int
    col int
    val int
}

func NewInfo(r, c, v int) Info {
    return Info{row: r, col: c, val: v}
}

type ByColThenRowThenVal []Info

func (bc ByColThenRowThenVal) Len() int { return len(bc) }

func (bc ByColThenRowThenVal) Less(i int, j int) bool {
    if bc[i].col != bc[j].col {
        return bc[i].col < bc[j].col
    }
    if bc[i].row != bc[j].row {
        return bc[i].row < bc[j].row
    }
    return bc[i].val < bc[j].val
}

func (bc ByColThenRowThenVal) Swap(i int, j int) { bc[i], bc[j] = bc[j], bc[i] }

func verticalTraversal(root *TreeNode) [][]int {
    collects := make([]Info, 0, 1000)
    rootInfo := NewInfo(0, 0, root.Val)
    collects = append(collects, rootInfo)
    dfs(root, rootInfo, &collects)
    sort.Sort(ByColThenRowThenVal(collects))
    ans := make([][]int, 0, 1000)
    for i := 0; i < len(collects); i++ {
        if i == 0 || collects[i-1].col != collects[i].col {
            ans = append(ans, []int{})
        }
        ans[len(ans)-1] = append(ans[len(ans)-1], collects[i].val)
    }
    return ans
}

func dfs(root *TreeNode, rootInfo Info, collects *[]Info) {
    if root.Left != nil {
        leftInfo := NewInfo(rootInfo.row+1, rootInfo.col-1, root.Left.Val)
        *collects = append(*collects, leftInfo)
        dfs(root.Left, leftInfo, collects)
    }
    if root.Right != nil {
        rightInfo := NewInfo(rootInfo.row+1, rootInfo.col+1, root.Right.Val)
        *collects = append(*collects, rightInfo)
        dfs(root.Right, rightInfo, collects)
    }
}

func main() {
    leaf7 := &TreeNode{7, nil, nil}
    leaf15 := &TreeNode{15, nil, nil}
    leaf20 := &TreeNode{20, leaf15, leaf7}
    leaf9 := &TreeNode{9, nil, nil}
    root := &TreeNode{3, leaf9, leaf20}
    result := verticalTraversal(root)
    fmt.Println(result)
}

在这里插入图片描述

c++完整代码如下：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

struct TreeNode {
    int val;
    TreeNode* left;
    TreeNode* right;
    TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
    TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
    TreeNode(int x, TreeNode* left, TreeNode* right) : val(x), left(left), right(right) {}
};

struct Info {
    int row;
    int col;
    int val;
    Info(int r, int c, int v) {
        row = r;
        col = c;
        val = v;
    }
};

struct InfoComparator {
    bool operator() (const Info& o1, const Info& o2) {
        if (o1.col != o2.col) {
            return o1.col < o2.col;
        }
        if (o1.row != o2.row) {
            return o1.row < o2.row;
        }
        return o1.val < o2.val;
    }
};

void dfs(TreeNode* root, Info rootInfo, vector<Info>& collects) {
    if (root->left != nullptr) {
        Info leftInfo(rootInfo.row + 1, rootInfo.col - 1, root->left->val);
        collects.push_back(leftInfo);
        dfs(root->left, leftInfo, collects);
    }
    if (root->right != nullptr) {
        Info rightInfo(rootInfo.row + 1, rootInfo.col + 1, root->right->val);
        collects.push_back(rightInfo);
        dfs(root->right, rightInfo, collects);
    }
}

vector<vector<int>> verticalTraversal(TreeNode* root) {
    vector<Info> collects;
    Info rootInfo(0, 0, root->val);
    collects.push_back(rootInfo);
    dfs(root, rootInfo, collects);
    sort(collects.begin(), collects.end(), InfoComparator());
    vector<vector<int>> ans;
    for (int i = 0; i < collects.size(); i++) {
        if (i == 0 || collects[i - 1].col != collects[i].col) {
            ans.push_back(vector<int>());
        }
        ans.back().push_back(collects[i].val);
    }
    return ans;
}

int main() {
    TreeNode* leaf7 = new TreeNode(7);
    TreeNode* leaf15 = new TreeNode(15);
    TreeNode* leaf20 = new TreeNode(20, leaf15, leaf7);
    TreeNode* leaf9 = new TreeNode(9);
    TreeNode* root = new TreeNode(3, leaf9, leaf20);
    vector<vector<int>> result = verticalTraversal(root);
    for (int i = 0; i < result.size(); i++) {
        for (int j = 0; j < result[i].size(); j++) {
            cout << result[i][j] << " ";
        }
        cout << endl;
    }
    return 0;
}

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