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】 第1张

为什么层序遍历必须用队列而不是栈

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。

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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;
}

							

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/right 为 nullptr，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。