刷算法Leetcode---9（二叉树篇Ⅲ）

2024-07-10 10:40:09
开发
31

前言

本文是跟着代码随想录的二叉树顺序进行刷题并编写的代码随想录

二叉树的题目较多，就多分了几次写，这是第三篇

这是力扣刷算法的其他文章链接：刷算法Leetcode文章汇总

二叉树篇Ⅲ

（1）226. 翻转二叉树

dfs，对每个节点反转左右子树

class Solution {
    public TreeNode invertTree(TreeNode root) {
        if(root==null)return null;
        TreeNode left = invertTree(root.left);
        TreeNode right = invertTree(root.right);
        root.left=right;
        root.right=left;
        return root;
    }
}

（2）101. 对称二叉树

①dfs，左右子树同时递归并进行判断

class Solution {
    public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
        if(root == null) return true;
        return isSymmetricNode(root.left, root.right);
    }
    public boolean isSymmetricNode(TreeNode node1, TreeNode node2){
        if(node1 == null && node2 == null) return true;
        if(node1 == null || node2 == null) return false;
        if(node1.val != node2.val) return false;
        return isSymmetricNode(node1.left, node2.right)
            &&isSymmetricNode(node1.right,node2.left);
    }
}

②bfs+队列，左右比较节点依次入队。注意空节点也要加入队列，代表左右位置

注意：ArrayDeque线程不安全不能加入空节点，因此使用LinkedList实现队列

class Solution {
    private Deque<TreeNode> queue;
    public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
        if(root == null) return true;
        queue = new LinkedList<TreeNode>();
        queue.addLast(root.left);
        queue.addLast(root.right);
        while(!queue.isEmpty()){
            TreeNode node1 = queue.pollFirst(), node2 = queue.pollFirst();
            if(node1 == null && node2 == null) continue;
            if(node1 == null || node2 == null) return false;
            if(node1.val != node2.val) return false;
            queue.addLast(node1.left);
            queue.addLast(node2.right);
            queue.addLast(node1.right);
            queue.addLast(node2.left);
        }
        return true;
    }
}

（3）222. 完全二叉树的节点个数

①bfs+队列，同102题（可见上一篇），层序遍历计数即可

②dfs，同102题（可见上一篇），递归左右节点计数

③二分查找+位运算，使用二分查找确定分支，位运算选择左右节点。

具体操作：先找最左节点确定层数level（根为第零层），总节点数min=1<<(level),max=((1<<(level+1))-1，在min和max中进行二分查找。若mid处的node空，取左半部分迭代，若node不空取右半部分迭代；确定level层某个节点是否存在：node从根开始，根据与half=1<<(level-1)进行位与，即从左第二位开始取，为0左移为1右移，循环half>>1，判断node是否空。

特点：使用层数位的二进制可表示某一次的所有节点，位运算确定左右的选择，0左移1右移

class Solution {
    public int countNodes(TreeNode root) {
        if(root==null)return 0;
        TreeNode node = root;
        int level=0;
        while(node.left!=null){
            node=node.left;
            level++;
        }
        int min = 1<<level, max = (1<<(level+1))-1;
        while(min<max){
            int mid = (max-min+1)/2+min;
            if(exist(root,level,mid)) min = mid;
            else max=mid-1;
        }
        return min;
    }
    private boolean exist(TreeNode root,int level,int mid){
        int bits = 1<<(level-1);
        TreeNode node = root;
        while(node!=null&&bits>0){
            if((bits&mid)==0)node=node.left;
            else node=node.right;
            bits>>=1;
        }
        return node!=null;
    }
}

（4）110. 平衡二叉树

①dfs自下而上，先判断左右子树，并将高度回溯，返回-1进行剪枝

class Solution {
    public boolean isBalanced(TreeNode root) {
        return getDepth(root)>=0;
    }
    private int getDepth(TreeNode node){
        if(node==null) return 0;
        int left = getDepth(node.left);
        int right = getDepth(node.right);
        if(left==-1||right==-1||Math.abs(left-right)>1)return -1;
        return Math.max(left,right)+1;
    }
}

②dfs自上而下，先计算根节点再判断左右子树

class Solution {
    public boolean isBalanced(TreeNode root) {
        if(root==null)return true;
        return Math.abs(getDepth(root.left)-getDepth(root.right))<=1&&isBalanced(root.left)&&isBalanced(root.right);
    }
    private int getDepth(TreeNode node){
        if(node==null) return 0;
        return Math.max(getDepth(node.left),getDepth(node.right))+1;
    }
}

（5）257. 二叉树的所有路径

①dfs，递归不空节点和已有路径，为叶子节点时记录结果

class Solution {
    private List<String> res;
    public List<String> binaryTreePaths(TreeNode root) {
        res = new ArrayList<>();
        if(root==null)return res;
        dfs(root,Integer.toString(root.val));
        return res;
    }
    private void dfs(TreeNode node,String s){
        if(node.left==null&&node.right==null)res.add(s);
        if(node.left!=null)dfs(node.left,s+"->"+Integer.toString(node.left.val));
        if(node.right!=null)dfs(node.right,s+"->"+Integer.toString(node.right.val));
    }
}

②bfs+队列，nodeQueue记录节点，pathQueue记录每个节点对应的路径，若为叶子节点则记录结果

class Solution {
    private List<String> res;
    private Deque<TreeNode> nodeQueue;
    private Deque<String> pathQueue;
    public List<String> binaryTreePaths(TreeNode root) {
        res = new ArrayList<>();
        if(root==null)return res;
        nodeQueue = new ArrayDeque<>();
        pathQueue = new ArrayDeque<>();
        nodeQueue.addLast(root);
        pathQueue.addLast(Integer.toString(root.val));
        while(!nodeQueue.isEmpty()){
            TreeNode tempNode = nodeQueue.pollFirst();
            String tempPath = pathQueue.pollFirst();
            if(tempNode.left==null&&tempNode.right==null)res.add(tempPath);
            if(tempNode.left!=null){
                nodeQueue.addLast(tempNode.left);
                pathQueue.addLast(tempPath+"->"+Integer.toString(tempNode.left.val));
            }
            if(tempNode.right!=null){
                nodeQueue.addLast(tempNode.right);
                pathQueue.addLast(tempPath+"->"+Integer.toString(tempNode.right.val));
            }
        }
        return res;
    }
}

（6）404. 左叶子之和

①bfs+队列，同102题层序遍历（可看上一篇），记录每层第一个节点的和

②dfs，递归并记录是否为左孩子，若为左孩子并为叶子节点，则记录值

class Solution {
    private int res;
    public int sumOfLeftLeaves(TreeNode root) {
        if(root==null)return 0;
        res=0;
        dfs(root,false);
        return res;
    }
    private void dfs(TreeNode node, boolean isLeft){
        if(isLeft&&node.left==null&&node.right==null){
            res+=node.val;
            return;
        }
        if(node.left!=null)dfs(node.left,true);
        if(node.right!=null)dfs(node.right,false);
    }
}

③dfs，有左孩子时判断左孩子是否为叶子节点，极简版

class Solution {
    public int sumOfLeftLeaves(TreeNode root) {
        if(root==null)return 0;
        return sumOfLeftLeaves(root.left) + sumOfLeftLeaves(root.right)
        + (root.left!=null&&root.left.left==null&&root.left.right==null ? root.left.val : 0);
    }
}

（7）513. 找树左下角的值

①bfs+队列，同102题层序遍历（可见上一篇），记录最新一层第一个节点的值。或者每层从右到左遍历，记录的最后一个节点即为结果

②dfs，递归每个节点的层数，并记录最底层的层数，遇到新层记录结果

class Solution {
    private int maxDepth = 0, res = 0;
    public int findBottomLeftValue(TreeNode root) {
        dfs(root,1);
        return res;
    }
    private void dfs(TreeNode node,int depth){
        if(node==null)return;
        if(depth>maxDepth){
            res = node.val;
            maxDepth = depth;
        }
        dfs(node.left,depth+1);
        dfs(node.right,depth+1);
    }
}

（8）112. 路径总和

①dfs，同257题，当为叶子节点且路径和满足时返回true

class Solution {
    private int target;
    public boolean hasPathSum(TreeNode root, int targetSum) {
        if(root==null)return false;
        target = targetSum;
        return dfs(root,0);
    }
    private boolean dfs(TreeNode node,int sum){
        if(node==null)return false;
        sum+=node.val;
        if(node.left==null&&node.right==null&&sum==target)return true;
        return dfs(node.left,sum)||dfs(node.right,sum);
    }
}

②bfs+队列，同257题，nodeQueue记录节点，sumQueue记录节点对应的和，当取出的节点为叶子并且和为目标，返回true

③dfs，递归targetSum-root.val，若当前节点为叶子节点，则判断节点值是否与递归和相同

class Solution {
    public boolean hasPathSum(TreeNode root, int targetSum) {
        if(root==null)return false;
        if(root.left==null&&root.right==null)return root.val==targetSum;
        return hasPathSum(root.left,targetSum-root.val)||hasPathSum(root.right,targetSum-root.val);
    }
}

二叉树篇Ⅲ总结

①bfs和dfs都可以很方便的遍历二叉树

②对于翻转二叉树、对称二叉树、平衡二叉树这种题，使用dfs非常方便

③dfs分为自下而上（从叶子到根）和自上而下（从根到叶子）两种，按题目需求选择，如110和112题

④对于222题的完全二叉树问题，使用二分法缩短查找时间，使用层数位二进制表示一层集结点，使用位运算确定一条到叶子节点的路径

原文地址:https://blog.csdn.net/m0_70220973/article/details/140178813 本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：https://www.suanlizi.com/kf/1810866567655854080.html 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系《酸梨子》网邮箱：1419361763@qq.com进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

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