From 347417bbb7e56dcddfa1b48f7ea5bcedcbafd38f Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Takayuki Miyahara Date: Tue, 14 Jul 2026 03:35:10 +0900 Subject: [PATCH] 103. Binary Tree Zigzag Level Order Traversal; 1st, 2nd & 3rd attempt --- .../solution.md | 261 ++++++++++++++++++ 1 file changed, 261 insertions(+) create mode 100644 103_BinaryTreeZigzagLevelOrderTraversal/solution.md diff --git a/103_BinaryTreeZigzagLevelOrderTraversal/solution.md b/103_BinaryTreeZigzagLevelOrderTraversal/solution.md new file mode 100644 index 0000000..46fb82c --- /dev/null +++ b/103_BinaryTreeZigzagLevelOrderTraversal/solution.md @@ -0,0 +1,261 @@ +# 問題 +https://leetcode.com/problems/binary-tree-zigzag-level-order-traversal/ + +二分木の root を受け取り、ノードの値を「ジグザグレベル順（最初のレベルは左から右へ、次のレベルは右から左へ、以降交互）」に、レベルごとの配列としてまとめて返す。 + +- 例1: root = [3,9,20,null,null,15,7] → [[3],[20,9],[15,7]] +- 例2: root = [1] → [[1]] +- 例3: root = [] → [] +- 制約: ノード数は [0, 2000]、-100 <= Node.val <= 100 + +# 前提 +- 答えを見ずに考えて、5分考えて分からなかったら答えを見てください。答えを見て理解したと思ったら、答えを隠して書いてください。筆が進まず5分迷ったら答えを見てください。そして、見ちゃったら一回全部消してやり直しです。答えを送信して、正解になったら、まずは一段階目です。 +- 次にコードを読みやすくするようにできるだけ整えましょう。これで動くコードになったら二段階目です。 +- そしたらまた全部消しましょう。今度は、時間を測りながら、もう一回、書きましょう。書いてアクセプトされたら文字を消してもう一回書きましょう。これを10分以内に一回もエラーを出さずに書ける状態になるまで続けてください。3回続けてそれができたらその問題はひとまず丸です。 + +# 1回目 +```go +/** + * Definition for a binary tree node. + * type TreeNode struct { + * Val int + * Left *TreeNode + * Right *TreeNode + * } + */ + +// 方針: BFSでたどりながら，現在のレイヤーを数えていき，その偶奇でreverseにするかを判定すればよい +// 気になるのはreverseにする処理の計算量だが，いったん作ってみる． +// 簡単に時間計算量と空間計算量を見積もる +// 入力サイズは，0 <= N <= 2000 で，これは全部のnodeをみるしかないので，O(N)， +// reverseにする処理がその時々のlayerのnodeを全部ループする．全部のlayer合計で，結局O(N)．足し合わせてO(2N)くらい +// 4000ステップだとする +// Goの秒間ステップを10^8とすると，4*10^-5=0.02ms=20μs +// 空間計算量は，結果を保持するのがO(N)．Valは -100 <= Node.Val <= 100でint64に十分収まるので，int64(8byte)が2000個なので，16KB程度． +func zigzagLevelOrder(root *TreeNode) [][]int { + result := [][]int{} + if root == nil { + return result + } + + layerNum := 0 + frontier := []*TreeNode{root} + for len(frontier) > 0 { + nextLayer := []*TreeNode{} + sameLayerVals := []int{} + + for _, node := range frontier { + sameLayerVals = append(sameLayerVals, node.Val) + if node.Left != nil { + nextLayer = append(nextLayer, node.Left) + } + if node.Right != nil { + nextLayer = append(nextLayer, node.Right) + } + } + + if layerNum % 2 == 1 { + l := len(sameLayerVals) + reversed := make([]int, l) + for i, v := range sameLayerVals { + reversed[l-1-i] = v + } + sameLayerVals = reversed + } + + frontier = nextLayer + result = append(result, sameLayerVals) + layerNum++ + } + return result +} +``` +- ミスなくpassed +- セルフレビュー + - 逆順にする処理は，集めた値をreversedにするやりかたと，frontierのループを回す前に逆順にしてしまうやり方があるなと思った. 関数に切り出したら綺麗になるかも. +- 他の選択肢について想いを馳せる + - treeだから，BFSだけじゃなくてDFSもあるよな． + - DFSは自分にとっては自然なアイデアじゃないからあまり好まないが，まぁ次で一度書いてみよう． + - iterativeとrecursiveがある．まぁrecursiveにするとスタックオーバーフローが気になるのでやりたくないけど．まぁ2000回なら問題はなさそうだけれども． +- かかった時間は18分ほど + +# 2回目 (BFS) +```go +import "slices" + +func zigzagLevelOrder(root *TreeNode) [][]int { + result := [][]int{} + if root == nil { + return result + } + + depth := 0 + frontier := []*TreeNode{root} + for len(frontier) > 0 { + nextLayer := []*TreeNode{} + sameLayerVals := []int{} + + for _, node := range frontier { + sameLayerVals = append(sameLayerVals, node.Val) + if node.Left != nil { + nextLayer = append(nextLayer, node.Left) + } + if node.Right != nil { + nextLayer = append(nextLayer, node.Right) + } + } + + if depth % 2 == 1 { + slices.Reverse(sameLayerVals) + } + + frontier = nextLayer + result = append(result, sameLayerVals) + depth++ + } + return result +} +``` +- これはBFSをリファクタしたver +- slices.Reverseは便利 + +# 2回目 (DFS) +```go +/** + * Definition for a binary tree node. + * type TreeNode struct { + * Val int + * Left *TreeNode + * Right *TreeNode + * } + */ +// 方針: DFSで書いてみる +// DFSだと，layerをまとめるのどうやるんだろう．なんか[][]intの型の変数にappendしていけばまぁいいのか． +// resultに追加するときに，外側のindexの偶奇で，先頭に追加するか末尾に追加するかを分けてやればよさそう +func zigzagLevelOrder(root *TreeNode) [][]int { + result := [][]int{} + if root == nil { + return result + } + + type nodeWithDepth struct { + node *TreeNode + depth int + } + + toVisit := []nodeWithDepth{ + {node: root, depth: 0}, + } + for len(toVisit) > 0 { + v := toVisit[len(toVisit)-1] + toVisit = toVisit[:len(toVisit)-1] + node, depth := v.node, v.depth + + // 未踏のresult[depth]に到達したら拡張しておく. ツリーを辿るので，一つずつしかdepth増えないので一つの拡張でよい + if len(result) < depth + 1 { + result = append(result, []int{}) + } + + if depth % 2 == 0 { + result[depth] = append(result[depth], node.Val) + } else { + result[depth] = append([]int{node.Val}, result[depth]...) + } + + // leftから探索してほしいので，toVisitにはRight->Leftの順で詰める + if node.Right != nil { + toVisit = append(toVisit, nodeWithDepth{node: node.Right, depth: depth + 1}) + } + if node.Left != nil { + toVisit = append(toVisit, nodeWithDepth{node: node.Left, depth: depth + 1}) + } + } + + return result +} +``` +- DFSで書いたらめちゃバグらせて時間を使ってしまったのでLLMに助けてもらった．`// 未踏の〜の`部分．自分の考え方に合っていない + +- 他の人のコードを読む + +- https://github.com/chryschron/codings/pull/26 + - BFSで大体同じ方針 + - 議論されていることは雰囲気だけしかわかっていない．vectorとdequeで先頭への挿入がかわるようだ． + - あらかじめサイズがわかるので，vectorをin-placeでreverseにするのがよいらしい．これはGoにも言えること +- https://github.com/jjysogfy/arai60-202603/pull/16 + - 同じ方針だ +- https://github.com/skypenguins/coding-practice/pull/41 + - > `deque` オブジェクトは空になっても `None` にはならないため、`is not None` は常に `True` であるため + - 知らなかった. pythonの知識が増えた + - if-elseのほうがよいというのは同意． +- https://github.com/Hiroto-Iizuka/coding_practice/pull/27 + - https://github.com/Hiroto-Iizuka/coding_practice/pull/27/changes#r3490906125 のコメントはpython力が低くて，わからなかった + - https://docs.python.org/3/library/stdtypes.html#range + - rangeの第三引数で「いくつごとに処理をするか」を指定できるのか +- https://github.com/hiroki-horiguchi-dev/leetcode/pull/27 + - いまさら思ったが，自分の計算量の見積もりがみんなと微妙にずれてるな．レビュワーのコメントがほしいところ． + - isXXX は Rubyの慣習がそうだったので，自分もよくやる．C++の慣習とかだと違うんだな．まぁチームに合わせればよい部分であろう + - tempはもうちょい良い名前がありそうな気がする． +- https://github.com/nicah4o/arai60/pull/26 + - step1の`int level = nodeq.size();`の，`level`という命名はすこし変な感じ． + - dfsという命名は好みではない +- https://github.com/dorxyxki/arai60/pull/27 + - 計算量がなんでそうなるのかはコメントが欲しいなと思った + - 全然関係ないが，ディスコードをディスコと書くこともあるんだな．別物じゃんという気持ちになった + - 偶奇ではなく，フラグを反転させていくというのはなるほどなぁ + - 最終系も `if root is None` とかでもいいかもなぁ +- https://github.com/rimokem/arai60/pull/27 + - 他の人も書いているが読みやすい． + - 計算量についてふれてもいいかもしれない．N<=2000なので，心配するほどではないという捉え方もできる +- https://github.com/h-masder/Arai60/pull/30 + - pythonの`[::-1]`とか全然知らなかったな + - これドキュメントの該当ページがわからんな． + +# 3回目 +```go +/** + * Definition for a binary tree node. + * type TreeNode struct { + * Val int + * Left *TreeNode + * Right *TreeNode + * } + */ + +import "slices" + +func zigzagLevelOrder(root *TreeNode) [][]int { + result := [][]int{} + if root == nil { + return result + } + + depth := 0 + frontier := []*TreeNode{root} + for len(frontier) > 0 { + nextLayer := []*TreeNode{} + sameLayerVals := []int{} + + for _, node := range frontier { + sameLayerVals = append(sameLayerVals, node.Val) + if node.Left != nil { + nextLayer = append(nextLayer, node.Left) + } + if node.Right != nil { + nextLayer = append(nextLayer, node.Right) + } + } + + if depth%2 == 1 { + slices.Reverse(sameLayerVals) + } + + frontier = nextLayer + result = append(result, sameLayerVals) + depth++ + } + + return result +} +``` +- これを3回繰り返した