数据结构与算法学习day20-二叉树的最大深度、最小深度、完全二叉树的节点个数、平衡二叉树、二叉树所有路径

一、二叉树的最大深度

1.题目

104. 二叉树的最大深度 - 力扣(LeetCode)

2.思路

2.1递归法

  • 二叉树节点的深度:指从根节点到该节点的最长简单路径边的条数或者节点数(取决于深度从0开始还是从1开始)
  • 二叉树节点的高度:指从该节点到叶子节点的最长简单路径边的条数或者节点数(取决于高度从0开始还是从1开始)

根节点的高度就是二叉树的最大深度,所以本题可以使用前序(中左右),也可以使用后序遍历(左右中),使用前序求的就是深度,使用后序求的是高度

为什么前序求深度?

前序(中左右):中就是更新当前遍历的深度。然后求左子树的深度和右字数的深度。这种遍历方法有个回溯过程。

为什么后序可以求高度?

后序(左右中):先求左子树的高度,再求右子树的高度,最后取左右深度最大的数值 再+1 (加1是因为算上当前中间节点)就是目前节点为根节点的树的深度。

整体代码如下:

2.2迭代法(最好理解的方法)

使用迭代法的话,使用层序遍历是最为合适的,因为最大的深度就是二叉树的层数。

class Solution {
public:int maxDepth(TreeNode* root) {queue<TreeNode*> que;int depth = 0;if(root != NULL) que.push(root);while(!que.empty()){depth += 1;   //到每一层,深度加一int size = que.size();for(int i=0;i<size;i++){TreeNode* temp = que.front();que.pop();if(temp->left) que.push(temp->left);if(temp->right) que.push(temp->right);}}return depth;}
};

二、二叉树的最小深度

1.题目

111. 二叉树的最小深度 - 力扣(LeetCode)

2.思路

这道题使用层序遍历法。最小深度,即找到深度最小的叶子节点(没有左右子树)。

class Solution {
public:int minDepth(TreeNode* root) {queue<TreeNode*> que;int depth = 0;if(root != NULL) que.push(root);while(!que.empty()){depth += 1;int size = que.size();for(int i=0;i<size;i++){TreeNode* temp = que.front();que.pop();if(temp->left) que.push(temp->left);if(temp->right) que.push(temp->right);if(!(temp->left) && !(temp->right)) return depth;//从上到下直接找到子叶就行}}return depth;}
};

三、完全二叉树的节点个数

1.题目

222. 完全二叉树的节点个数 - 力扣(LeetCode)

2.思路

层序遍历法:把每一层的元素加起来即可。

容易出错的点:for(int i = 0;i < size;i++) 不能写成for(int i = 0;i < que.size();i++),因为在每一次遍历的时候都会重新计算que.size()。

class Solution {
public:int countNodes(TreeNode* root) {queue<TreeNode*> que;int num = 0;if(root) {que.push(root);}else{return num;}while(!que.empty()){int size = que.size();            num += que.size();for(int i = 0;i < size;i++){TreeNode* node = que.front();que.pop();if(node->left)  que.push(node->left);if(node->right) que.push(node->right);} }return num;}
};

四、平衡二叉树

1.题目

110. 平衡二叉树 - 力扣(LeetCode)

2.思路

递归法

既然要求比较高度,必然是要后序遍历。

递归三步曲分析:

1.明确递归函数的参数和返回值

参数:当前传入节点。 返回值:以当前传入节点为根节点的树的高度。

2.明确终止条件

3.明确单层递归的逻辑

那么如何标记左右子树是否差值大于1呢?

如果当前传入节点为根节点的二叉树已经不是二叉平衡树了,还返回高度的话就没有意义了。

所以如果已经不是二叉平衡树了,可以返回-1 来标记已经不符合平衡树的规则了。

总体代码如下:

class Solution {
public://求高度,后序遍历:左右中int getheight(TreeNode* node){if(node == NULL) return 0;int leftheiht = getheight(node->left);if(leftheiht == -1) return -1;//左子树已经不是平衡二叉树int rightheight = getheight(node->right);if(rightheight == -1) return -1;//右子树已经不是平衡二叉树if(abs(leftheiht-rightheight)>1)//中return -1;else{return 1+max(leftheiht,rightheight);}}bool isBalanced(TreeNode* root) {return getheight(root) == -1 ? false :true;}
};

五、二叉树的所有路径

1.题目

257. 二叉树的所有路径 - 力扣(LeetCode)

2.思路

递归法

1.递归函数参数以及返回值

要传入根节点,记录每一条路径的path,和存放结果集的result,这里递归不需要返回值,代码如下:

2.确定递归终止条件

本题要找到叶子节点,就开始结束的处理逻辑了(把路径放进result里)。

那么什么时候算是找到了叶子节点? 是当 cur不为空,其左右孩子都为空的时候,就找到叶子节点。

为什么没有判断cur是否为空呢,因为下面的逻辑可以控制空节点不入循环。

再来看一下终止处理的逻辑。

这里使用vector 结构path来记录路径,所以要把vector 结构的path转为string格式,再把这个string 放进 result里。

那么为什么使用了vector 结构来记录路径呢? 因为在下面处理单层递归逻辑的时候,要做回溯,使用vector方便来做回溯。

3.确定单层递归逻辑

因为是前序遍历,需要先处理中间节点,中间节点就是我们要记录路径上的节点,先放进path中。

然后是递归和回溯的过程,上面说过没有判断cur是否为空,那么在这里递归的时候,如果为空就不进行下一层递归了。所以递归前要加上判断语句,下面要递归的节点是否为空,如下

整体代码:

class Solution {
private:void traversal(TreeNode* cur,vector<int>& path,vector<string>& result){path.push_back(cur->val);//中节点处理,因为最后一个节点也要加入到path中//叶子节点处理if(cur->left == NULL && cur->right == NULL){string str;for(int i =0;i<path.size()-1;i++){str += to_string(path[i]);str += "->";}str += to_string(path[path.size()-1]);result.push_back(str);return;}//左if(cur->left){traversal(cur->left,path,result);path.pop_back();//回溯}if(cur->right){traversal(cur->right,path,result);path.pop_back();//回溯}}
public:vector<string> binaryTreePaths(TreeNode* root) {vector<int> path;vector<string> result;if(root == NULL) return result;traversal(root,path,result);return result;}
};

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