二叉树的堂兄弟节点

这道题出自LeetCode，题目如下：

在二叉树中，根节点位于深度 0 处，每个深度为 k 的节点的子节点位于深度 k+1 处。

如果二叉树的两个节点深度相同，但 父节点不同 ，则它们是一对堂兄弟节点。

我们给出了具有唯一值的二叉树的根节点 root ，以及树中两个不同节点的值 x 和 y 。

只有与值 x 和 y 对应的节点是堂兄弟节点时，才返回 true 。否则，返回 false。

示例 1：

输入：root = [1,2,3,4], x = 4, y = 3
输出：false

示例 2：

输入：root = [1,2,3,null,4,null,5], x = 5, y = 4
输出：true

示例 3：

输入：root = [1,2,3,null,4], x = 2, y = 3
输出：false

提示：

二叉树的节点数介于 2 到 100 之间。
每个节点的值都是唯一的、范围为 1 到 100 的整数。

容易发现，这道题本质上是BFS，但有两个问题需要解决：首先如何判断队列中要访问的节点是处于同一层，即深度是否相同；其次，如何判断它们的父节点是否相同。

为了解决这两个问题，我们需要在访问队列中的一个节点时，预先查看一下它的子节点是否是要找的节点。如果是；那我们需要记录一下这个节点对应的父节点指针。这样，当要判断的两个节点都找到的时候，比较一下对应记录的父节点指针，即可得知它们的父节点是否相同。

至于如何判断两个节点是否在同一层，根据BFS的性质，访问一个节点时，会将其从队列中移除，然后将它的子节点加入队列。我们可以预先算出每一层节点的数量，每次移除节点时检查当前层剩余节点数量。当某一层遍历完时，如果只找到了其中某一个节点，那么必定这两个节点不是堂兄弟节点了。

最后通过的完整代码如下：

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    bool isCousins(TreeNode* root, int x, int y) {
        queue<TreeNode *> q;
        q.push(root);
        int curLevel = 1;
        int nextLevel = 0;
        TreeNode *xParent = nullptr;
        TreeNode *yParent = nullptr;
        while(!q.empty())
        {
            TreeNode *p = q.front();
            q.pop();
            curLevel--;

            TreeNode *pl = p->left;
            if(pl)
            {
                if(pl->val == x)
                {
                    xParent = p;
                }
                else if(pl->val == y)
                {
                    yParent = p;
                }
                q.push(pl);
                nextLevel++;
            }

            TreeNode *pr = p->right;
            if(pr)
            {
                if(pr->val == x)
                {
                    xParent = p;
                }
                else if(pr->val == y)
                {
                    yParent = p;
                }
                q.push(pr);
                nextLevel++;
            }

            if(xParent && yParent)
            {
                return xParent != yParent;
            }

            if(curLevel == 0)
            {
                if(xParent || yParent)
                {
                    return false;
                }

                curLevel = nextLevel;
                nextLevel = 0;
            }
        }

        return false;
    }
};