Задача: 116. Populating Next Right Pointers in Each Node
Сложность: medium

Вам дано идеальное бинарное дерево, где все листья находятся на одном уровне, и у каждого родителя есть два детей. Бинарное дерево имеет следующее определение:

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

Заполните каждый указатель next так, чтобы он указывал на следующий правый узел. Если следующего правого узла нет, указатель next должен быть установлен в NULL.

Изначально все указатели next установлены в NULL.

Пример:

Input: root = [1,2,3,4,5,6,7]
Output: [1,#,2,3,#,4,5,6,7,#]
Explanation: Given the above perfect binary tree (Figure A), your function should populate each next pointer to point to its next right node, just like in Figure B. The serialized output is in level order as connected by the next pointers, with '#' signifying the end of each level.

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Инициализируйте очередь Q, которую мы будем использовать во время обхода. Существует несколько способов реализации обхода в ширину, особенно когда речь идет о определении уровня конкретного узла. Можно добавлять в очередь пару (узел, уровень), и каждый раз, когда добавляются дети узла, мы добавляем (node.left, parent_level + 1) и (node.right, parent_level + 1). Этот подход не будет очень эффективен для нашего алгоритма, так как нам нужны все узлы на одном уровне, и для этого потребуется еще одна структура данных.

2⃣Более эффективный с точки зрения памяти способ разделения узлов одного уровня заключается в использовании некоторой разграничительной метки между уровнями. Обычно мы вставляем в очередь элемент NULL, который отмечает конец предыдущего уровня и начало следующего. Это отличный подход, но он все равно потребует некоторого количества памяти, пропорционально количеству уровней в дереве.

3⃣Подход, который мы будем использовать здесь, будет иметь структуру вложенных циклов, чтобы обойти необходимость указателя NULL. По сути, на каждом шаге мы записываем размер очереди, который всегда соответствует всем узлам на определенном уровне. Как только мы узнаем этот размер, мы обрабатываем только это количество элементов и не более. К моменту, когда мы закончим обработку заданного количества элементов, в очереди будут все узлы следующего уровня. Вот псевдокод для этого:

😎 Решение:

import Foundation

class Node {
    var val: Int
    var left: Node?
    var right: Node?
    var next: Node?

    init(_ val: Int) {
        self.val = val
    }
}

class Solution {
    func connect(_ root: Node?) -> Node? {
        guard let root = root else { return nil }
        
        var queue: [Node] = [root]
        
        while !queue.isEmpty {
            let size = queue.count
            for i in 0..<size {
                let node = queue.removeFirst()
                if i < size - 1 {
                    node.next = queue.first
                }
                
                if let leftChild = node.left {
                    queue.append(leftChild)
                }
                if let rightChild = node.right {
                    queue.append(rightChild)
                }
            }
        }
        
        return root
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний