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C++ 实现二叉树的层序遍历及每一层节点平均值计算 _ 队列算法实战【实战】

秋涛同学_6722

秋涛同学_6722

发布时间:2026-05-22 13:27:37

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来源于php中文网

原创

层序遍历需用队列长度控制每层批量处理:每次while循环前记录q.size(),再for循环处理该层所有节点;sum须用long long防溢出,除法前static_cast(sum)/size防整数截断;空树返回空vector,单节点树正确返回根值。

c++ 实现二叉树的层序遍历及每一层节点平均值计算 _ 队列算法实战【实战】

用 std::queue 做层序遍历,别直接 push root 后就 while(!empty()) 循环到底

层序遍历本质是按「层」推进,不是单纯把节点塞进队列就完事。如果每次只取一个节点、再把它的左右子节点 push 进去,你根本不知道当前取的是哪一层的节点——也就没法在换层时统计平均值。

关键做法是:每轮循环前先记录当前队列长度,这个长度就是本层节点数。然后用 for 循环精确 pop 出这 size 个节点,期间把它们的子节点加入队列,但不干扰本轮计数。

  • 错误写法:while (!q.empty()) { auto n = q.front(); q.pop(); sum += n->val; if (n->left) q.push(n->left); ... } → 无法区分层界
  • 正确节奏:每次进入 while 前读一次 q.size(),for 循环内处理完这一层所有节点
  • std::queue 没有随机访问,所以必须靠 size + for 控制“批量处理”

计算每层平均值时,注意整型溢出和类型转换

节点值是 int,但一层可能有上百个节点,sum 累加容易溢出;更隐蔽的问题是:用 sum / count 直接除会触发整数截断,即使你声明了 double avg,除法本身已在 int 范围内完成。

  • 务必把 sum 声明为 long long 或 double(推荐前者,避免浮点误差)
  • 除法前强制转类型:static_cast<double>(sum) / count</double>,不能只转结果变量
  • 如果题目要求返回 vector<double></double>,中间不用存整数,直接 push 转换后的 double

空树和单节点树要能过,别漏掉边界判断

输入可能是 nullptr,也可能是只有根节点的树。前者要求返回空 vector;后者要求结果中只有一个平均值,且等于根节点值。

C++14
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C++14 对 C++11 的修正与增强版本,适合旧系统维护和较老工具链兼容。

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  • 函数开头必须判 if (!root) return {};
  • 初始化队列后立刻 push root,不要在 while 内部才考虑是否 push —— 否则单节点树会跳过整个循环
  • 测试时可快速验证:root = new TreeNode(5) → 输出应为 [5.0]

完整可跑的最小实现,不含类封装,专注逻辑主干

下面这段去掉注释就能编译运行(需包含 <queue></queue>, <vector></vector>, <treenode></treenode> 定义):

vector<double> averageOfLevels(TreeNode* root) {
    if (!root) return {};
    vector<double> res;
    queue<TreeNode*> q;
    q.push(root);
    while (!q.empty()) {
        int size = q.size();
        long long sum = 0;
        for (int i = 0; i < size; ++i) {
            auto n = q.front(); q.pop();
            sum += n->val;
            if (n->left) q.push(n->left);
            if (n->right) q.push(n->right);
        }
        res.push_back(static_cast<double>(sum) / size);
    }
    return res;
}

真正容易卡住的,是忘记 size 必须在 for 外获取,以及 sum 类型没升级导致大层数据算错。这两处一错,测试用例看着过了,但遇到深度 10、每层 2^9 个节点时就会崩。

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