919. 完全二叉树插入器 : 简单 BFS 运用题后端

题目描述 【919. 完全二叉树插入器 : 简单 BFS 运用题】这是 LeetCode 上的 919. 完全二叉树插入器，难度为中等。
Tag : 「模拟」、「BFS」、「树的遍历」
完全二叉树是每一层（除最后一层外）都是完全填充（即，节点数达到最大）的，并且所有的节点都尽可能地集中在左侧。
设计一种算法，将一个新节点插入到一个完整的二叉树中，并在插入后保持其完整。
实现 CBTInserter 类:

CBTInserter(TreeNode root) 使用头节点为 root 的给定树初始化该数据结构；
CBTInserter.insert(int v)向树中插入一个值为 Node.val == val 的新节点 TreeNode。使树保持完全二叉树的状态，并返回插入节点 TreeNode 的父节点的值
CBTInserter.get_root() 将返回树的头节点。

示例 1：

文章图片

输入 ["CBTInserter", "insert", "insert", "get_root"] [[[1, 2]], [3], [4], []]输出 [null, 1, 2, [1, 2, 3, 4]]解释 CBTInserter cBTInserter = new CBTInserter([1, 2]); cBTInserter.insert(3); // 返回 1 cBTInserter.insert(4); // 返回 2 cBTInserter.get_root(); // 返回 [1, 2, 3, 4]

提示：

树中节点数量范围为 $[1, 1000]$
$0 <= Node.val <= 5000$
root 是完全二叉树
$0 <= val <= 5000 $
每个测试用例最多调用 insert 和 get_root 操作 $10^4$ 次

BFS 起始使用数组对构造函数传入的 root 进行 BFS 层序遍历（由于仍要保留层序遍历顺序，因此使用下标指针 cur 来模拟出队位置）。
对于 insert 操作而言，我们要在数组（层序遍历顺序）中找到首个「存在左右空子节点」的父节点 fa，由于找到 fa 节点的过程数组下标单调递增，因此可以使用全局变量 idx 不断往后搜索，每次将新节点 node 添加到当前树后，需要将 node 添加到数组尾部。
get_root 操作则始终返回数组首位元素即可。
Java 代码：

class CBTInserter { List list = new ArrayList<>(); int idx = 0; public CBTInserter(TreeNode root) { list.add(root); int cur = 0; while (cur < list.size()) { TreeNode node = list.get(cur); if (node.left != null) list.add(node.left); if (node.right != null) list.add(node.right); cur++; } } public int insert(int val) { TreeNode node = new TreeNode(val); while (list.get(idx).left != null && list.get(idx).right != null) idx++; TreeNode fa = list.get(idx); if (fa.left == null) fa.left = node; else if (fa.right == null) fa.right = node; list.add(node); return fa.val; } public TreeNode get_root() { return list.get(0); } }

TypeScript 代码：

class CBTInserter { list: TreeNode[] = new Array() idx: number = 0 constructor(root: TreeNode | null) { this.list.push(root) let cur = 0 while (cur < this.list.length) { const node = this.list[cur] if (node.left != null) this.list.push(node.left) if (node.right != null) this.list.push(node.right) cur++ } } insert(val: number): number { const node = new TreeNode(val) while (this.list[this.idx].left != null && this.list[this.idx].right != null) this.idx++ const fa = this.list[this.idx] if (fa.left == null) fa.left = node else if (fa.right == null) fa.right = node this.list.push(node) return fa.val } get_root(): TreeNode | null { return this.list[0] } }

时间复杂度：$O(n)$
空间复杂度：$O(n)$

最后这是我们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 No.919 篇，系列开始于 2021/01/01，截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道题目，部分是有锁题，我们将先把所有不带锁的题目刷完。
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