103 binary tree zigzag level order traversal medium #22

Kaichi-Irie · 2025-09-12T13:27:48Z

問題へのリンク

103. Binary Tree Zigzag Level Order Traversal

言語

Python

問題の概要

自分の解法

step1

class Solution:
    def zigzagLevelOrder(self, root) -> list[list[int]]:
        if not root:
            return []
        LEFT_TO_RIGHT = 1
        RIGHT_TO_LEFT = -1
        direction = LEFT_TO_RIGHT
        nodes = [root]
        zigzag_level_nodes = []
        while nodes:
            node_vals = []
            next_level_nodes = []
            while nodes:
                node = nodes.pop()
                node_vals.append(node.val)
                if direction == LEFT_TO_RIGHT:
                    if node.left:
                        next_level_nodes.append(node.left)
                    if node.right:
                        next_level_nodes.append(node.right)
                else:
                    if node.right:
                        next_level_nodes.append(node.right)
                    if node.left:
                        next_level_nodes.append(node.left)

            zigzag_level_nodes.append(node_vals)
            nodes = next_level_nodes
            direction *= -1
        return zigzag_level_nodes

時間計算量：O(n)
空間計算量：O(n)

step2

from collections import deque


class Solution:
    def zigzagLevelOrder(self, root: TreeNode | None) -> list[list[int]]:
        if not root:
            return []
        zigzag_level_nodes = []
        nodes = deque([(root, 0)])
        while nodes:
            next_nodes = deque([])
            while nodes:
                node, level = nodes.popleft()
                while len(zigzag_level_nodes) <= level:
                    zigzag_level_nodes.append(deque([]))

                # left to right
                if level % 2 == 0:
                    zigzag_level_nodes[level].append(node.val)
                # right to left
                else:
                    zigzag_level_nodes[level].appendleft(node.val)

                if node.left:
                    next_nodes.append((node.left, level + 1))
                if node.right:
                    next_nodes.append((node.right, level + 1))

            nodes = next_nodes

        return [list(deq) for deq in zigzag_level_nodes]

BFSで各レベルごとに走査していくのはstep1と同じ。だが、走査するのは左から順に行い、値の追加だけzigzagになるようにする。

step3

レベルごとに走査を行う方法（step3_1.py）。直感的だが、ネストが深くなる。
リストを再代入していくのもあまり良くないかも。

from collections import deque


class Solution:
    def zigzagLevelOrder(self, root: TreeNode | None) -> list[list[int]]:
        zigzag_node_vals: list[deque[int]] = [deque([])]  # deque
        nodes = [root]
        next_level_nodes = []
        level = 0

        while nodes:
            for node in nodes:
                if node is None:
                    continue
                next_level_nodes.append(node.left)
                next_level_nodes.append(node.right)
                # left to right; FIFO
                if level % 2 == 0:
                    zigzag_node_vals[level].append(node.val)
                else:  # right to left; LIFO
                    zigzag_node_vals[level].appendleft(node.val)
            nodes = next_level_nodes
            next_level_nodes = []
            level += 1
            zigzag_node_vals.append(deque([]))
        return [list(deq) for deq in zigzag_node_vals]

点を走査する順番自体を工夫するのか、あるいは値の追加の仕方を工夫するのか。
- 今回なら、点は普通に左から順に走査していき、値の追加の仕方をzigzagにするのが楽
初期値の設定、各ループでの更新のタイミングは統一するのが良い
- 例えば、next_level_nodesの初期化をループの外で行い、ループの最後で空にするようにした
- levelの初期化をループの外で行い、ループの最後でインクリメントするようにした

nodesをキューで管理して、ネストを1つ浅くする方法（step3_2.py）

from collections import deque


class Solution:
    def zigzagLevelOrder(self, root: TreeNode | None) -> list[list[int]]:
        zigzag_node_vals: list[deque[int]] = []  # deque
        nodes_queue = deque([(root, 0)])
        while nodes_queue:
            node, level = nodes_queue.popleft()
            if node is None:
                continue
            while len(zigzag_node_vals) <= level:
                zigzag_node_vals.append(deque([]))
            if level % 2 == 0:  # from left to right; FIFO
                zigzag_node_vals[level].append(node.val)
            else:  # from right to left; LIFO
                zigzag_node_vals[level].appendleft(node.val)

            nodes_queue.append((node.left, level + 1))
            nodes_queue.append((node.right, level + 1))
        return [list(deq) for deq in zigzag_node_vals]

reverseを使う方法（step3_3.py）

class Solution:
    def zigzagLevelOrder(self, root: TreeNode | None) -> list[list[int]]:
        zigzag_level_order_vals: list[list[int]] = []  # deque
        nodes = [root]
        next_level_nodes = []
        level = 0

        while True:
            zigzag_vals = []
            for node in nodes:
                if node is None:
                    continue
                zigzag_vals.append(node.val)
                next_level_nodes.append(node.left)
                next_level_nodes.append(node.right)

            if not next_level_nodes:
                return zigzag_level_order_vals
            # align node vals from right to left
            if level % 2 == 1:
                zigzag_vals.reverse()
            zigzag_level_order_vals.append(zigzag_vals)
            nodes = next_level_nodes
            next_level_nodes = []
            level += 1

dequeを使わずに、普通のリストで値を保持し、reverseで並び替える方法
levelごとにループを回すので、ネストは深くなるが、どのコードよりもzigzagの処理ががシンプルになる

step4 (FB)

別解・模範解答

DFS

from collections import deque


class Solution:
    def zigzagLevelOrder(self, root: TreeNode | None) -> list[list[int]]:
        if not root:
            return []
        nodes_by_level = []

        def traverse(node: TreeNode, level: int):
            while len(nodes_by_level) <= level:
                nodes_by_level.append(deque([]))
            if level % 2 == 0:
                nodes_by_level[level].append(node.val)
            else:
                nodes_by_level[level].appendleft(node.val)

            if node.left:
                traverse(node.left, level + 1)
            if node.right:
                traverse(node.right, level + 1)

        traverse(root, 0)

        return [list(d) for d in nodes_by_level]

再帰関数を用いてグラフを走査していく。
各レベルごとのノードのリストをdequeとして保持して、
- level が奇数のときは走査した順、つまりFIFOの順にノードを追加していく。
- level が偶数のときは逆順、つまりLIFOの順にノードを追加していく。
最後にdequeをリストに変換して返す。
時間計算量：O(n)
空間計算量：O(n)

…rsal solution

…list and reverse

potrue · 2025-09-12T18:44:05Z

103_binary_tree_zigzag_level_order_traversal_medium/step3_3.py

+
+class Solution:
+    def zigzagLevelOrder(self, root: TreeNode | None) -> list[list[int]]:
+        zigzag_level_order_vals: list[list[int]] = []  # deque


dequeコメントはミスでしょうか

レビューありがとうございます。
そうです。ご指摘ありがとうございます。

potrue · 2025-09-12T18:45:23Z

103_binary_tree_zigzag_level_order_traversal_medium/step3_3.py

+                zigzag_vals.reverse()
+            zigzag_level_order_vals.append(zigzag_vals)
+            nodes = next_level_nodes
+            next_level_nodes = []


これはループの最初に持ってきた方が読みやすいと思います。そうするとL20も消すことができます。

確かにそうですね。zigzag_valsともそろった方が読みやすいと感じました。

potrue · 2025-09-12T18:51:50Z

103_binary_tree_zigzag_level_order_traversal_medium/step3_3.py

+                next_level_nodes.append(node.right)
+
+            if not next_level_nodes:
+                return zigzag_level_order_vals


個人的には、これはnext_level_nodes.appendの段階でnode.leftやnode.rightがNoneかどうかをチェックする処理を入れるなどして、ループの最後に持っていきたいです。

nodeを取り出したときにNoneを判定するようにすると、

if root is None:...

if node.left is not None:...

if node.right is not None:...
という3つのif文が1つになるので、より簡潔だなと感じてこのようにしました。

以下のようにすれば、最後にreturnできますね。

from collections import deque class Solution: def zigzagLevelOrder(self, root: TreeNode | None) -> list[list[int]]: zigzag_level_order_vals: list[list[int]] = [] nodes = [root] level = 0 while nodes: next_level_nodes = [] zigzag_vals = deque([]) for node in nodes: if node is None: continue # from left to right if level % 2 == 0: zigzag_vals.append(node.val) else: zigzag_vals.appendleft(node.val) next_level_nodes.append(node.left) next_level_nodes.append(node.right) nodes = next_level_nodes if zigzag_vals: zigzag_level_order_vals.append(list(zigzag_vals)) level += 1 return zigzag_level_order_vals

あ、そちらの方が良さそうですね！

potrue · 2025-09-12T18:57:42Z

103_binary_tree_zigzag_level_order_traversal_medium/step3_2.py

+            node, level = nodes_queue.popleft()
+            if node is None:
+                continue
+            while len(zigzag_node_vals) <= level:


好みかもしれませんが、個人的にはwhileではなくifの方が分かりやすい気がします。

ifだと「条件が満たされれば1つ要素を追加する」という意味になりますが、while だと「条件が満たされるまで要素を追加する」という意味になってより適切だと感じました。
（もちろん、こちらのコードではどちらでも動作しますが）

potrue · 2025-09-12T19:00:51Z

103_binary_tree_zigzag_level_order_traversal_medium/step3_2.py

+                continue
+            while len(zigzag_node_vals) <= level:
+                zigzag_node_vals.append(deque([]))
+            if level % 2 == 0:  # from left to right; FIFO


FIFOはFirst In First Outの略で、今回の問題においてはOutの順番が重要であるわけではなく、単に左から追加する、右から追加するというのが重要になるだけなので、ここのコメントのFIFOとL31のLIFOはない方が読みやすいと思いました。

確かにpopするわけではなく、リストをそのまま返すので、その方が適切ですね。

tokuhirat · 2025-09-13T02:46:53Z

すでにコメントがついている点以外は問題ないと思いました。

Kaichi-Irie added 5 commits September 7, 2025 13:33

Solve 103_binary_tree_zigzag_level_order_traversal_medium

a9199bc

Add initial README structure for binary tree zigzag level order trave…

e958bac

…rsal solution

Add step3 and README

e5462d8

Update README

4fbf260

Add step3_3.py implementation for zigzag level order traversal using …

4faabcb

…list and reverse

potrue reviewed Sep 12, 2025

View reviewed changes

103 binary tree zigzag level order traversal medium #22

Are you sure you want to change the base?

103 binary tree zigzag level order traversal medium #22

Uh oh!

Conversation

Kaichi-Irie commented Sep 12, 2025

問題へのリンク

言語

問題の概要

自分の解法

step1

step2

step3

step4 (FB)

別解・模範解答

DFS

Uh oh!

Choose a reason for hiding this comment

Uh oh!

Choose a reason for hiding this comment

Uh oh!

Choose a reason for hiding this comment

Uh oh!

Choose a reason for hiding this comment

Uh oh!

Choose a reason for hiding this comment

Uh oh!

Choose a reason for hiding this comment

Uh oh!

Choose a reason for hiding this comment

Uh oh!

Choose a reason for hiding this comment

Uh oh!

Choose a reason for hiding this comment

Uh oh!

Choose a reason for hiding this comment

Uh oh!

Choose a reason for hiding this comment

Uh oh!

tokuhirat commented Sep 13, 2025

Uh oh!

Reviewers

Assignees

Labels

Projects

Milestone

Development

Uh oh!

4 participants