Java一維數組轉換二叉樹結構

最近在Leetcode刷題，發現遇到不少二叉樹類型的題目，題目會定義好樹節點TreeNode的數據結構。

public class TreeNode {
    int val;
    TreeNode left;
    TreeNode right;
    TreeNode() {}
    TreeNode(int val) { this.val = val; }
    TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
        this.val = val;
        this.left = left;
        this.right = right;
    }
}

在題目的示例中，二叉樹的輸入都是一個一維數組，表示這個二叉樹結構。

例如：

輸入：root = [3,1,4,3,null,1,5]

表示的二叉樹為：

因此在IDE里面編碼調試時，需要一個轉化方法方便自己編寫並運行測試用例。

簡單分析數組和二叉樹之間的關系：

輸入：root = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]

第i個節點的左子節點為第2*i個節點，右子節點為第2*i+1個節點。因此用簡單的遞歸就可以實現。

public class TreeNodeUtil {
    public static TreeNode createTreeNode(Integer[] array){
        TreeNode root = createTreeNode(array, 1);
        return root;
    }

    private static TreeNode createTreeNode(Integer[] array, int index) {
        if(index > array.length){
            return null;
        }
        Integer value = array[index - 1];
        if(value == null){
            return null;
        }
        TreeNode node = new TreeNode(value);
        node.left = createTreeNode(array, index * 2);
        node.right = createTreeNode(array, index * 2 + 1);
        return node;
    }
}

但是這個方法對於一些情況卻轉化錯誤。因為這個一維數組是優化后的。

例如：

按照上面方法，輸入應該為：

輸入：root = [2,null,4,null,null,9,8,null,null,null,null,null,null,4]

空子節點下沒有子節點，因此不需要這么多冗余數據。

因此輸入應該為：

輸入：root = [2,null,4,9,8,null,null,4]

再次分析數組和二叉樹之間的關系，發現數組中的數據順序是按照二叉樹的層級排列的，這時可以使用隊列的數據結構，數組中的節點按順序進隊，每次節點出隊，如果不是空節點，那么緊跟着是該節點的左子節點和右子節點。

public class TreeNodeUtil {
    public static TreeNode arrayToTreeNode(Integer[] array){
        if(array.length == 0){
            return null;
        }
        TreeNode root = new TreeNode(array[0]);
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.add(root);
        boolean isLeft = true;
        for(int i = 1; i < array.length; i++){
            TreeNode node = queue.peek();
            if(isLeft){
                if(array[i] != null){
                    node.left = new TreeNode(array[i]);
                    queue.offer(node.left);
                }
                isLeft = false;
            }else {
                if(array[i] != null){
                    node.right = new TreeNode(array[i]);
                    queue.offer(node.right);
                }
                queue.poll();
                isLeft = true;
            }
        }
        return root;
    }
}

這樣，一維數組轉換成二叉樹就完成了！輸入一個一維數組，返回二叉樹的根節點。