Reverse Level Order Traversal in Spiral Form in Java

树遍历在树数据结构中常用于以某种特定或任意顺序访问所有节点。另一种相当吸引人的遍历模式是螺旋形反向层序遍历，在该模式下，许多节点在每个级别被访问，从最底层开始。在这里，我将重点介绍如何在 Java 中以螺旋形演示反向层序遍历，并附带算法。

问题陈述

从最初给定的 二叉树 中，其中所有元素都以“二维”方式排列，我们需要进行螺旋形反向层序遍历，这意味着从最后一个级别开始，然后向右 -> 向左，然后移动到下一个级别，然后向左 -> 向右，依此类推。这种遍历确保二叉树的节点以反时针方向被选中，但顺序是反向的。

解决方案的方法

要实现此遍历，我们可以将其分解为两个主要步骤

1. 层序遍历： 从根节点开始，逐层向下遍历树；但是，反向进行 - 从最底层向上移动。
2. 螺旋形： 在每个级别，按从左到右，然后从右到左的方向访问节点。

我们将使用的关键 数据结构 是

1. 双端队列 (deque)，用于按级别存储节点。它使我们能够轻松地在两端添加和弹出节点。
2. 两个栈，用于处理交替级别的反向顺序，以便跟踪螺旋交替。

算法

初始化

1. 可以使用双端队列来存储用于层序遍历的节点，它有效地支持两端的操作。
2. 创建两个栈：stack1 和 stack2 在这里使用，第一个栈 stack1 用于从左到右遍历，第二个 栈 stack2 用于从右到左遍历。

遍历

1. 起始操作涉及将要解决的问题的根节点推入 stack1。
2. 当任一栈不为空时，继续遍历。
   
   1. 栈 1（从左到右）：弹出节点：从左到右将它们的子节点移到 stack2。
   2. 栈 2（从右到左）：弹出节点，先从右到左将它们的子节点推入 stack1，同样，类似于弹出具有 2 个子节点的节点的情况，先从右到左将它们推入 stack1。
3. 继续遍历，直到所有级别都得到处理。

反转

按以下方式获得反向层序：一旦所有级别都按照上述顺序遍历，收集的节点应从下到上。

让我们在一个 Java 程序中实现上述算法。

文件名：SpiralReverseTraversal.java

输出

 
Reverse Level Order Traversal in Spiral Form:
4 5 6 7 3 2 1   

注意事项和边缘情况

空树： 如果树为空（即根为 null），则 函数 不执行任何操作并从 方法 返回。

单节点树： 将描述树的整体思想，如果树只有一个节点，则输出将是指定的节点。

不平衡树： 它也可以很好地处理不平衡树，通过在推入栈之前比较左子节点和右子节点。

效率和性能

时间复杂度： 最佳时间复杂度为 O(n)，n 是二叉树中的节点数。每个节点都处理一次。

空间复杂度： 对于节点的临时嵌套、辅助栈和双端队列，为 O(n)。

结论

螺旋形反向层序遍历是一种有效的但稍微复杂的二叉树遍历方法。如果我们看一下栈和双端队列，我们可以确保遍历按照预期的方向进行，同时在每个级别切换方向。

如果特定的树遍历模式需要用于特定应用程序，例如游戏、数据映射或分层数据，则此算法可能会派上用场。