二叉树的层序遍历-102

class Solution {
public:vector<vector<int>> levelOrder(TreeNode* root) {vector<vector<int>> res; // 二维数组用来存储每层节点if (root == nullptr)return res;queue<TreeNode*> q; // 队列用来进行层序遍历q.push(root);       // 将第一层的根节点加入队列中while (!q.empty()) {int n = q.size(); // 当前层的节点个数vector<int> vec;  // 用于存储当前层的所有节点for (int i = 1; i <= n; i++) {//遍历当前层的所有节点TreeNode* node = q.front();//将队列当前节点存下来q.pop();//将当前节点弹出队列vec.push_back(node->val);//将存下来的当前节点if (node->left)q.push(node->left);//如果当前节点有左节点，加入队列if (node->right)q.push(node->right);//如果当前节点有右节点，加入队列}res.push_back(vec);//将当前层的节点值加入结果}return res;}
};

什么是 C++ 中的函数对象？它有什么特点？函数对象与普通函数有什么区别？ 如何定义和使用函数对象？

C++ 中的函数对象（Function Object）

函数对象（又称为函数符号）是一个可以像普通函数一样被调用的对象。在 C++ 中，函数对象是通过重载 operator() 来实现的。它的本质上是一个类的实例，而该类的实例具有函数调用的能力。因此，函数对象可以像普通函数一样在代码中传递和调用。

函数对象的特点

1.像函数一样调用：

        函数对象是通过重载 operator() 来实现的，它使得该对象能够像函数一样被调用。

2.可以有状态：

        函数对象与普通函数的最大区别是，函数对象可以拥有成员变量（即状态）。这使得它在多次调用时可以保持和修改状态。

3.可以传递给算法：

        函数对象可以作为参数传递给 C++ 标准库中的算法（如 std::sort、std::for_each 等），并且由于它们是对象，可以在调用时携带更多的上下文信息。

4.性能：

        函数对象通常可以通过内联优化，从而提高性能，特别是与普通函数指针相比，它们能更好地支持编译器优化。

5.支持多态：

        函数对象可以通过继承和多态进行扩展，支持不同的行为和策略模式。

函数对象与普通函数的区别

如何定义和使用函数对象

1. 定义函数对象

要定义一个函数对象，需要：

        创建一个类。

        在类中重载 operator() 方法，使对象能够像函数一样调用。

#include <iostream>
using namespace std;// 定义一个函数对象
class Add {
public:int operator()(int x, int y) {return x + y;  // 重载 operator() 实现加法操作}
};int main() {Add add;  // 创建函数对象cout << add(2, 3) << endl;  // 调用函数对象，相当于调用 add.operator()(2, 3)return 0;
}

输出：

5

2. 使用函数对象作为参数

函数对象可以作为参数传递给 C++ 标准库中的算法，像是 std::for_each、std::sort 等。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>using namespace std;// 函数对象：加法操作
class Add {
public:void operator()(int x) {cout << x + 10 << " ";  // 每个元素加 10}
};int main() {vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};// 使用函数对象作为参数for_each(nums.begin(), nums.end(), Add());return 0;
}

输出：

11 12 13 14 15

3. 函数对象作为排序准则

函数对象也可以用于自定义排序准则，比如与 std::sort 一起使用：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>using namespace std;// 函数对象：比较两个整数的大小
class Compare {
public:bool operator()(int x, int y) {return x > y;  // 降序排列}
};int main() {vector<int> nums = {5, 1, 8, 3, 7};// 使用函数对象作为排序准则sort(nums.begin(), nums.end(), Compare());// 打印排序后的结果for (int num : nums) {cout << num << " ";}return 0;
}

输出：

8 7 5 3 1

4. 函数对象的带状态

函数对象不仅仅能执行操作，还可以保存一些状态，下一次调用时可以利用这些状态。

#include <iostream>using namespace std;// 函数对象：加法器，带状态
class Adder {
private:int sum = 0;  // 存储状态public:void operator()(int x) {sum += x;  // 修改状态cout << "Current sum: " << sum << endl;}
};int main() {Adder add;add(10);  // sum = 10add(20);  // sum = 30add(30);  // sum = 60return 0;
}

输出：

Current sum: 10
Current sum: 30
Current sum: 60

在这个例子中，Adder 类通过一个成员变量 sum 来保存当前的总和，每次调用 operator() 时都会修改这个状态。

函数对象的应用场景

1.算法：

        C++ 标准库中有很多算法（如 std::for_each, std::sort, std::transform 等）都可以使用函数对象进行定制化操作。例如，使用函数对象作为排序准则，或者用作算法中的自定义操作。

2.回调机制：

        函数对象可以用来实现回调机制，它们的状态可以保存更多上下文信息，因此比普通函数更灵活。

3.自定义操作：

        需要在运行时根据某些条件定制化操作时，函数对象比普通函数更加灵活。通过在类中保存状态和行为，函数对象可以实现更复杂的行为。

总结

        函数对象 是可以像普通函数一样被调用的类实例，通过重载 operator() 来实现。

        函数对象的优势：除了能像普通函数一样调用，它们还能拥有状态，并且能够灵活扩展，使得代码更具可读性和可扩展性。

        与普通函数的区别：函数对象不仅可以像普通函数一样执行操作，还能够保存和改变状态，支持多态性和灵活性。

        应用：函数对象广泛应用于 C++ 标准库算法（如排序、遍历等）中，能够提供定制化的操作。