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c++中如何实现二叉树的层序遍历_c++使用队列实现BFS遍历【实例】

尼克

尼克

发布时间:2026-01-20 11:51:17

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来源于php中文网

原创

层序遍历必须用队列而非栈,因其FIFO特性保证“从上到下、从左到右”的访问顺序;栈的LIFO会导致根-右-左的深度优先变体,破坏层级结构。

c++中如何实现二叉树的层序遍历_c++使用队列实现bfs遍历【实例】

为什么层序遍历必须用队列而不是

因为层序遍历要求「从上到下、从左到右」逐层访问,而队列的 FIFO 特性天然匹配这一顺序;若误用栈(LIFO),实际得到的是“根-右-左”的逆向深度优先变体,不是真正的 BFS。

常见错误现象:std::stack 替代 std::queue 后输出节点顺序混乱,同一层节点被拆散到不同层级中。

  • 必须包含头文件:#include
  • 队列元素类型要与树节点指针类型一致,通常是 std::queue
  • 空指针必须跳过,否则解引用会触发 segmentation fault

标准实现:用 std::queue 做一次完整 BFS

核心逻辑是每次循环处理当前队列中「所有尚未展开的同层节点」,即先记录队列长度,再循环出队、访问、入队子节点。

关键点在于不能在循环中直接用 q.size() 判断终止条件——因为循环体内会动态修改队列大小,导致提前退出或无限循环。

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

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

std::vector levelOrder(TreeNode* root) { std::vector result; if (!root) return result;

std::queuezuojiankuohaophpcnTreeNode*youjiankuohaophpcn q;
q.push(root);

while (!q.empty()) {
    int levelSize = q.size(); // 必须提前缓存!
    for (int i = 0; i zuojiankuohaophpcn levelSize; ++i) {
        TreeNode* node = q.front();
        q.pop();
        result.push_back(node-youjiankuohaophpcnval);

        if (node-youjiankuohaophpcnleft)  q.push(node-youjiankuohaophpcnleft);
        if (node-youjiankuohaophpcnright) q.push(node-youjiankuohaophpcnright);
    }
}
return result;

}

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按层分组返回二维 vector 的写法差异

和一维结果相比,只需把每轮 for 循环内的 result.push_back(...) 改为构造临时 level vector,并在循环结束后整体 push_back 到外层容器。

参数差异:std::vector<:vector>> 返回类型;性能影响几乎可忽略,仅多一次 vector 构造开销。

  • 不要在内层循环里反复调用 result.back().push_back() —— 容易因未初始化引发越界
  • 如果题目要求空层也保留(如完全二叉树补空),需额外标记或改用带 nullptr 占位的入队策略

容易被忽略的边界情况

真正上线或刷题时崩得最突然的往往不是算法主干,而是这些细节:

  • root == nullptr 时立即返回空容器,不进 while 循环
  • 单节点树(root 无左右子)不会触发任何 push,但 q.size() == 1 仍会执行一次循环
  • LeetCode 上部分题目的 TreeNode 定义含默认构造函数,但自定义结构体若未显式初始化 left/rightnullptr,会导致野指针
  • 使用 std::queue 时禁止对已出队的 node 指针再次解引用(例如重复 push 或后续访问)

最后一句提醒:BFS 本身不递归,但如果你在循环里又调用了递归函数来处理子树,就不再是纯层序了——那是在混淆遍历模型。

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