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Leetcode 47

news 2025/11/8 12:00:23

1 题目

117. 填充每个节点的下一个右侧节点指针 II

给定一个二叉树：

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

填充它的每个 next 指针，让这个指针指向其下一个右侧节点。如果找不到下一个右侧节点，则将 next 指针设置为 NULL 。

初始状态下，所有 next 指针都被设置为 NULL 。

示例 1：

输入：root = [1,2,3,4,5,null,7]
输出：[1,#,2,3,#,4,5,7,#]
解释：给定二叉树如图 A 所示，你的函数应该填充它的每个 next 指针，以指向其下一个右侧节点，如图 B 所示。序列化输出按层序遍历顺序（由 next 指针连接），'#' 表示每层的末尾。

示例 2：

输入：root = []
输出：[]

提示：

树中的节点数在范围 [0, 6000] 内
-100 <= Node.val <= 100

进阶：

你只能使用常量级额外空间。
使用递归解题也符合要求，本题中递归程序的隐式栈空间不计入额外空间复杂度。

2 代码实现

/*** Definition for a Node.* struct Node {*     int val;*     struct Node *left;*     struct Node *right;*     struct Node *next;* };*/
typedef struct Node Node ;
Node* getNext(Node * node ){while (node ){if (node -> left ) return node -> left ;if (node -> right) return node -> right ;node = node -> next;}return NULL ;}
void traverse(Node* node){if (!node)return;if(node -> left){node -> left -> next = node -> right ? node -> right : getNext(node -> next);}if(node -> right){node -> right -> next =  getNext(node -> next);}traverse(node -> right);traverse(node -> left );
}
struct Node* connect(struct Node* root) {if(!root) return NULL ;traverse (root);return root;
}

Leetcode 46-CSDN博客

lc116里面的一般请况解决版本，对于任意二叉树而不是完美二叉树。

/*** Definition for a Node.* struct Node {*     int val;*     struct Node *left;*     struct Node *right;*     struct Node *next;* };*/
typedef struct Node Node;// 辅助函数：找到node的下一个可用的子节点（用于连接堂兄弟）
Node* findNext(Node* node) {if (node == NULL) return NULL;// 优先返回左孩子，左孩子不存在则返回右孩子if (node->left) return node->left;if (node->right) return node->right;// 若当前节点无孩子，递归找下一个节点的孩子return findNext(node->next);
}void connectRecursive(Node* node) {if (node == NULL) return;// 处理左孩子的nextif (node->left) {if (node->right) {// 左孩子next指向右孩子（同父母）node->left->next = node->right;} else {// 左孩子next指向堂兄弟（通过父节点的next查找）node->left->next = findNext(node->next);}}// 处理右孩子的nextif (node->right) {// 右孩子next指向堂兄弟（通过父节点的next查找）node->right->next = findNext(node->next);}// 先递归处理右子树（确保查找堂兄弟时右子树已初始化）connectRecursive(node->right);// 再递归处理左子树connectRecursive(node->left);
}struct Node* connect(struct Node* root) {if (root == NULL) return NULL;root->next = NULL; // 根节点next为NULLconnectRecursive(root);return root;
}

错误百出的初版代码

/*** Definition for a Node.* struct Node {*     int val;*     struct Node *left;*     struct Node *right;*     struct Node *next;* };*/
typedef struct Node Node ;
Node getNext(Node * node ){while (node ){if (node -> left ) return node -> left ;if (node -> right) return node -> right ;node = node -> next;}return NULL ;}
void traverse(Node node){if (!node)return;if(node -> left){node -> left -> next = node -> right ? node -> right : getNext(node -> next);}if(node -> right){node -> right -> next =  getNext(node -> next);}traverse(node -> left );traverse(node -> right );
}
struct Node* connect(struct Node* root) {if(!root) return NULL ;traverse (root);return root;
}

这段代码存在多处语法错误和逻辑问题，导致无法正常编译和运行，下面详细分析每一处问题：

1. `getNext` 函数返回值类型错误

问题：函数声明为 Node getNext(...)，表示返回一个 Node 结构体对象，但实际返回的是 Node*（结构体指针，如 return node->left），类型完全不匹配。
后果：编译时会提示 “返回类型与函数声明不匹配” 的错误。
修正：应将返回值类型改为 Node*，即 Node* getNext(Node* node)。

2. `traverse` 函数参数类型错误

问题：函数声明为 void traverse(Node node)，参数是 Node 结构体对象，但函数内部却使用 node->left、node->right 这样的指针操作（-> 是指针运算符）。
后果：对非指针类型使用 -> 会直接导致编译错误，因为只有指针才能通过 -> 访问成员。
修正：参数应改为指针类型，即 void traverse(Node* node)。

3. `traverse` 函数内部空指针判断逻辑错误

问题：if (!node) return; 这行代码本身逻辑没问题（判断指针是否为空），但结合参数类型错误来看：如果参数是 Node node（非指针），!node 会试图将结构体对象转换为布尔值，这在 C 语言中是不允许的（结构体不能直接判断真假）。
后果：即使修正了参数类型，若参数为非指针，此处会编译错误；若参数改为指针（正确做法），这行逻辑才有效。

4. `traverse` 函数递归调用参数错误

问题：traverse(node -> left); 和 traverse(node -> right); 中，node->left 和 node->right 是 Node* 类型（指针），但 traverse 函数声明的参数是 Node 类型（非指针）。
后果：指针类型无法隐式转换为结构体对象类型，编译时会提示 “参数类型不匹配” 错误。
修正：在 traverse 函数参数改为 Node* node 后，这两处调用才合法（指针传参）。

5. 递归顺序逻辑错误（功能层面）

问题：即使修正了上述语法错误，当前代码先递归左子树 traverse(node->left)，再递归右子树 traverse(node->right)，会导致 getNext 函数可能无法正确找到目标节点。
原因：右孩子的 next 指针依赖父节点 next 链指向的右侧节点（可能是叔叔节点或更远的节点），若先处理左子树，右侧节点的 next 链可能尚未初始化，getNext 无法获取有效节点。
修正：应先递归右子树，再递归左子树（traverse(node->right); traverse(node->left);），确保右侧节点的 next 链先初始化。

总结所有问题及修正方向

问题位置	具体错误	修正方案
`getNext` 返回值类型	声明为 `Node`，实际返回 `Node*`	改为 `Node* getNext(Node* node)`
`traverse` 参数类型	声明为 `Node`，实际需要指针操作	改为 `void traverse(Node* node)`
`traverse` 内部 `->` 操作	对非指针使用 `->` 运算符	配合参数类型修正，改为指针后合法
`traverse` 递归参数	实参为 `Node*`，形参为 `Node`	配合参数类型修正，传指针合法
递归顺序	先左后右导致 `next` 链未初始化	改为先右后左：`traverse(right); traverse(left)`

修正后的完整代码

/*** Definition for a Node.* struct Node {*     int val;*     struct Node *left;*     struct Node *right;*     struct Node *next;* };*/
typedef struct Node Node;// 修正返回值类型为 Node*
Node* getNext(Node* node) {while (node) {if (node->left) return node->left;if (node->right) return node->right;node = node->next;}return NULL;
}// 修正参数类型为 Node*
void traverse(Node* node) {if (!node)  // 对指针判断空值，合法return;// 处理左孩子的 next 指针if (node->left) {node->left->next = node->right ? node->right : getNext(node->next);}// 处理右孩子的 next 指针if (node->right) {node->right->next = getNext(node->next);}// 修正递归顺序：先右后左traverse(node->right);traverse(node->left);
}struct Node* connect(struct Node* root) {if (!root) return NULL;traverse(root);return root;
}

修正后，代码可正确处理任意二叉树的 next 指针连接，通过递归先处理右侧节点，确保 getNext 能利用已初始化的 next 链找到目标节点。

【next指针像一条小尾巴，起到的是连接作用，而不是left right物理上的左节点or右节点】

next 指针确实像给每个节点加了一条 “横向的小尾巴”，它的核心作用是建立同一层节点之间的横向连接，和 left/right 这种 “纵向父子关系” 的物理结构完全不同。

具体来说，这两种指针的本质区别在于：

left/right 是 “血缘关系”：固定指向当前节点的左 / 右孩子，是二叉树结构本身的一部分，一旦树的形态确定，它们的指向就固定了。
next 是 “邻居关系”：动态指向当前节点在同一层的 “右侧邻居”，是人为添加的横向关联，目的是快速访问同层节点（比如从一个节点直接跳到同层下一个，不用再从根节点重新遍历）。

理解这一点，就能更清晰地把握 next 指针的设计逻辑：比如在处理任意二叉树时，next 指针的指向不依赖于当前节点的左右孩子是否存在，而是要 “跨父节点” 找同层的下一个有效节点 —— 就像邻居可能是隔壁（同一个父节点的右 sibling），也可能是对门（父节点的 next 指向的节点的孩子），甚至更远的住户。

这种 “横向尾巴” 的视角，也能帮你更直观地理解递归处理的顺序：为什么要先处理右子树？因为右侧节点的 “尾巴”（next）可能会成为左侧节点 “尾巴” 的指向目标，得先让右侧邻居 “就位”，左侧才能准确找到自己的 “尾巴该勾向哪里”。

3 学习建议

【好难啊，才做了一题算法，这么不容易，漏洞逻辑错误百出，基础要补补，怎么补】

算法题做得不顺利、出现各种漏洞是非常正常的，尤其是刚开始练习的时候。基础薄弱并不可怕，关键是有系统的方法去补。结合你的情况（刚接触二叉树这类递归题，容易出语法和逻辑错误），可以按这个步骤补基础：

一、先补「C 语言基础语法」—— 避免低级错误

你之前的代码里出现了「指针与结构体混淆」「函数返回值类型不匹配」等问题，这些是语法层面的基础问题，必须先解决。

重点掌握 3 个核心概念：
- 指针与结构体：明确 Node（结构体对象）和 Node*（结构体指针）的区别，记住 -> 只能用于指针，. 用于对象。
- 函数参数与返回值：函数声明的返回值类型（如 void/int/Node*）必须和实际 return 的内容一致。
- 递归函数的终止条件：递归一定要有 if (nullptr) 这类终止判断，否则会无限递归导致崩溃。
练习方式：找一些简单的「结构体 + 指针」小题目练手，比如：
- 定义一个链表节点结构体，实现链表的创建、插入、打印。
- 定义一个二叉树节点结构体，手动构建一棵简单的树（比如 3 个节点），并遍历打印节点值。先保证写出来的代码能编译通过，再考虑逻辑对错。

二、用「拆解法」补「数据结构基础」—— 从简单结构开始

二叉树、递归这些内容难，是因为你对「结构的操作逻辑」不熟悉。可以从「线性结构」到「非线性结构」逐步拆解学习：

先吃透「链表」：链表是二叉树的简化版（每个节点只有一个 “孩子”），很多二叉树的逻辑（如遍历、指针连接）都能在链表中找到影子。
- 练熟「链表的遍历」（迭代 / 递归）、「链表的指针修改」（如反转链表、连接两个链表）。
- 思考：链表中 “当前节点的下一个节点” 如何找？类比到二叉树中 “当前节点孩子的 next 指针” 该怎么找？（你之前的 getNext 函数其实和链表遍历逻辑类似）
再啃「二叉树」：从「二叉树的遍历」开始，这是所有二叉树题的基础：
- 手动模拟「前中后序递归遍历」：拿一张纸，画一棵二叉树，一步一步写递归过程中每个节点的访问顺序，理解递归的 “栈” 是怎么工作的。
- 重点理解「递归的子问题拆分」：比如 “连接二叉树的 next 指针”，可以拆成 “当前节点的左孩子 next 指向谁”“右孩子 next 指向谁”“左子树和右子树分别处理”，每个子问题和原问题结构相同，这就是递归的核心。

三、用「刻意练习」补「算法逻辑思维」—— 从模仿到独立

刚开始写算法题，不要怕 “抄” 和 “模仿”，关键是理解别人的逻辑为什么对，自己的错在哪里。

对一道题，做 3 遍以上：
- 第一遍：看题解，看懂后照抄代码，运行通过，标记出自己之前没想到的逻辑（比如你之前递归顺序搞反了，就要记 “为什么先处理右子树”）。
- 第二遍：隔 1-2 天，不看题解，自己写。如果卡壳，只看提示（比如 “递归顺序应该先右后左”），然后继续写。
- 第三遍：再隔几天，完全独立写，写完后对比自己的代码和最优解，分析哪里可以优化（比如是否有多余的判断）。
积累「常见逻辑模板」：比如二叉树的递归模板：
```
void traverse(Node* node) {if (node == NULL) return; // 终止条件// 处理当前节点（前序）traverse(node->left);   // 处理左子树// 处理当前节点（中序）traverse(node->right);  // 处理右子树// 处理当前节点（后序）
}
```
很多题（包括你的 connect 函数）都是在这个模板上改的，只是 “处理当前节点” 的逻辑不同。你需要记住这个模板，然后思考 “当前节点需要做什么操作”。

四、工具辅助：用「画图」和「调试」理解错误

画图模拟过程：遇到递归或指针操作的问题，拿一张纸画出来：
- 画一棵具体的二叉树（比如只有 3-5 个节点，包含空节点）。
- 按代码的步骤，一步步标出来每个指针的指向（比如 node->left->next 应该指向谁，实际指向了谁）。你会发现很多逻辑错误（比如递归顺序错）在图上一目了然。
学会调试代码：用 IDE（如 VS Code、Clion）的调试功能，一步步执行代码：
- 观察每个变量的值（比如 node 是不是 NULL，node->next 指向哪里）。
- 看函数调用栈（递归到了哪一层，当前处理的是哪个节点）。调试多了，你会直观感受到代码的执行流程，更容易发现错误。