如何实现GetAllNodes方法以按级别顺序返回所有节点的集合？

Question

public class TreeNode<T>
{
  private List<TreeNode<T>> _children = new List<TreeNode<T>>();
  public T Data { get; set; }
  public TreeNode<T> Parent { get; private set; }
  public ReadOnlyCollection<TreeNode<T>> Children {
    get {
      return new ReadOnlyCollection<TreeNode<T>>(_children);
    }
  }
  public void AddChild(TreeNode<T> child)
  {
    _children.Add(child);
  }
  public ICollection<TreeNode<T>> GetAllNodes()
  {
    throw new NotImplementedException();
  }
}

Answer 1

这种遍历称为Breadth-First Traversal：

public ICollection<TreeNode<T>> GetAllNodes()
{
    var allNodes = new List<TreeNode<T>>();
    var queue = new Queue<TreeNode<T>>();
    queue.Enqueue(this); // will include root node

    while (queue.Any())
    {
        var current = queue.Dequeue();
        allNodes.Add(current);
        foreach (var child in current._children)
            queue.Enqueue(child);
    }

    return allNodes;
}

工作原理：考虑以下树

让我们看一下[方括号]将包含哪些队列以及将添加到结果中的内容（括号）：

之前循环：

• root已添加到队列：[N0]

第一循环：

• 从队列中删除第一项：
• 第一项添加到结果中：(N0)
• N0的所有子项都已添加到队列中：[N1-1][N1-2]

第二次循环：

• 从队列中删除了第一项N1-1：[N1-2]
• 第一项添加到结果中：(N0)(N1-1)
• N1-1的所有子项都已添加到队列中：[N1-2][N2-1]

第三循环：

• 从队列中删除了第一项N1-2：[N2-1]
• 第一项添加到结果中：(N0)(N1-1)(N1-2)
• N1-2的所有子项都已添加到队列中：[N2-1][N2-2][N2-3]

第四循环：

• 从队列中删除了第一项N2-1：[N2-2][N2-3]
• 第一项添加到结果中：(N0)(N1-1)(N1-2)(N2-1)
• N2-1的所有子项都已添加到队列中：[N2-2][N2-3][N3-1]

所有这些项目都没有子项，因此进一步的循环只会从队列中逐个删除它们并添加到结果中。