二叉树广度遍历 Java 实现

引言

本文将介绍如何使用 Java 实现二叉树的广度遍历。首先，我们需要了解二叉树的广度遍历的基本概念和流程。然后，我们将逐步指导刚入行的小白如何实现这个功能。

二叉树广度遍历的流程

首先，我们来看一下二叉树广度遍历的流程。使用表格展示步骤如下：

步骤 描述
1 创建一个队列（Queue）用于存储待遍历的节点
2 将根节点放入队列中
3 循环执行以下步骤直到队列为空：<br> a. 从队列中取出一个节点<br> b. 访问该节点的值<br> c. 如果该节点有左子节点，则将左子节点放入队列中<br> d. 如果该节点有右子节点，则将右子节点放入队列中
4 遍历结束，退出循环

二叉树广度遍历的实现步骤

步骤 1：创建一个队列

我们首先需要创建一个队列来存储待遍历的节点。在 Java 中，我们可以使用 LinkedList 类来实现队列的功能。我们可以按照以下代码来创建一个队列：

Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();

步骤 2：将根节点放入队列中

我们将二叉树的根节点放入队列中，以便开始广度遍历。假设二叉树的根节点为 root，我们可以按照以下代码将其放入队列：

queue.add(root);

步骤 3：循环遍历队列中的节点

我们需要在一个循环中遍历队列中的节点，直到队列为空。在每次循环中，我们需要执行以下操作：

  1. 从队列中取出一个节点；
  2. 访问该节点的值；
  3. 如果该节点有左子节点，则将左子节点放入队列中；
  4. 如果该节点有右子节点，则将右子节点放入队列中。

我们可以按照以下代码来实现这一步骤：

while (!queue.isEmpty()) {
    TreeNode node = queue.poll();
    System.out.println(node.val);
    
    if (node.left != null) {
        queue.add(node.left);
    }
    
    if (node.right != null) {
        queue.add(node.right);
    }
}

在上述代码中，poll() 方法用于移除并返回队列的头部元素，add() 方法用于将元素添加到队列的尾部。

步骤 4：遍历结束，退出循环

当队列为空时，表示遍历结束，我们可以退出循环。

完整代码示例

下面是完整的 Java 代码示例，实现了二叉树的广度遍历：

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

class TreeNode {
    int val;
    TreeNode left;
    TreeNode right;
    
    TreeNode(int val) {
        this.val = val;
    }
}

public class BinaryTreeBFS {
    public static void bfs(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.add(root);
        
        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode node = queue.poll();
            System.out.println(node.val);
            
            if (node.left != null) {
                queue.add(node.left);
            }
            
            if (node.right != null) {
                queue.add(node.right);
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        // 构造二叉树
        TreeNode root = new TreeNode(1);
        root.left = new TreeNode(2);
        root.right = new TreeNode(3);
        root.left.left = new TreeNode(4);
        root.left.right = new TreeNode(5);
        
        // 广度遍历二叉树
        bfs(root);
    }
}

在上述代码中，我们首先构造了一个二叉树，然后调用 bfs() 方法进行广度遍历。

总