数据结构与算法——Java实现 42.二叉树的最大深度

苦尽甘来时,一路向阳开

                        —— 24.10.21

104. 二叉树的最大深度

给定一个二叉树 root ,返回其最大深度。

二叉树的 最大深度 是指从根节点到最远叶子节点的最长路径上的节点数。

示例 1:

输入:root = [3,9,20,null,null,15,7]
输出:3

示例 2:

输入:root = [1,null,2]
输出:2
输入:root = [3,9,20,null,null,15,7]
输出:3

方法1.深度优先搜索算法

思路

递归+后序遍历实现

① 得到左子树深度,得到右子树深度,二者最大者加一,就是本节点深度

② 因为需要先得到左右子树深度,很是然是后序遍历典型应用

③ 关于深度的定义:从根出发,离根最远的节点总边数

注意:力扣里的深度定义要多一

如果我们知道了左子树和右子树的最大深度 l 和 r,那么该二叉树的最大深度即为左右子树的最大深度再加1,即max(l,r)+1

而左子树和右子树的最大深度又可以以同样的方式进行计算。因此我们可以用「深度优先搜索」的方法来计算二叉树的最大深度。具体而言,在计算当前二叉树的最大深度时,可以先递归计算出其左子树和右子树的最大深度,然后在 O(1) 时间内计算出当前二叉树的最大深度。递归在访问到空节点时退出


代码

/*** Definition for a binary tree node.* public class TreeNode {*     int val;*     TreeNode left;*     TreeNode right;*     TreeNode() {}*     TreeNode(int val) { this.val = val; }*     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {*         this.val = val;*         this.left = left;*         this.right = right;*     }* }*/
class Solution {public int maxDepth(TreeNode root) {if (root == null) {return 0;} else {int leftHeight = maxDepth(root.left);int rightHeight = maxDepth(root.right);return Math.max(leftHeight, rightHeight) + 1;}}
}

树1:                                                                      树2:

                      11                                                                1

                 /            \                                                         /      \                                             

            7                 11                                                   1         4  

          /    \              /     \

        5       9         4        5

     /    \     /   \       /  \

   3     6   2    8   9    28   


本地测试代码 

public class LeetCode104BinaryTreeDepth {public static int maxDepth(TreeNode root){if (root == null) {return 0;} else {int leftHeight = maxDepth(root.left);int rightHeight = maxDepth(root.right);return Math.max(leftHeight, rightHeight) + 1;}}public static void main(String[] args) {TreeNode root1 = new TreeNode(11,new TreeNode(7,new TreeNode(5,new TreeNode(3),new TreeNode(6)),new TreeNode(9,new TreeNode(2),new TreeNode(8))),new TreeNode(11,new TreeNode(4,new TreeNode(9),new TreeNode(28)),new TreeNode(5)));TreeNode root2 = new TreeNode(1,new TreeNode(1),new TreeNode(4));System.out.println("root1_depth:"+maxDepth(root1));System.out.println("root2_depth:"+maxDepth(root2));}
}

方法2

非递归+后序遍历+栈实现

思路

代码

/*** Definition for a binary tree node.* public class TreeNode {*     int val;*     TreeNode left;*     TreeNode right;*     TreeNode() {}*     TreeNode(int val) { this.val = val; }*     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {*         this.val = val;*         this.left = left;*         this.right = right;*     }* }*/
class Solution {public static int maxDepth(TreeNode root) {if (root == null) {return 0;}TreeNode cur = root;TreeNode pop = null;LinkedList<TreeNode> stack = new LinkedList<>();// 栈的最大高度int max = 0;while (cur != null || !stack.isEmpty()) {if (cur != null) {stack.push(cur);int size = stack.size();if (size > max) {max = size;}cur = cur.left;} else {TreeNode peek = stack.peek();if (peek.right == null || peek.right == pop) {pop = stack.pop();} else {cur = peek.right;}}}return max;}}

本地测试代码

import java.util.LinkedList;public class LeetCode104BinaryTreeDepth2 {public static int maxDepth(TreeNode root) {if (root == null) {return 0;}TreeNode cur = root;TreeNode pop = null;LinkedList<TreeNode> stack = new LinkedList<>();// 栈的最大高度int max = 0;while (cur != null || !stack.isEmpty()) {if (cur != null) {stack.push(cur);int size = stack.size();if (size > max) {max = size;}cur = cur.left;} else {TreeNode peek = stack.peek();if (peek.right == null || peek.right == pop) {pop = stack.pop();} else {cur = peek.right;}}}return max;}public static void main(String[] args) {TreeNode root1 = new TreeNode(11,new TreeNode(7,new TreeNode(5,new TreeNode(3),new TreeNode(6)),new TreeNode(9,new TreeNode(2),new TreeNode(8))),new TreeNode(11,new TreeNode(4,new TreeNode(9),new TreeNode(28)),new TreeNode(5)));TreeNode root2 = new TreeNode(1,new TreeNode(1), new TreeNode(4));System.out.println("root1_depth:" + maxDepth(root1));System.out.println("root2_depth:" + maxDepth(root2));}
}

方法3

思路

层序遍历法,最终遍历过几层,代表深度有多少

使用广度优先搜索(Breadth-First Search,BFS)的思想,通过一个队列逐层遍历二叉树。每遍历完一层,深度加 1,直到队列为空

代码

/*** Definition for a binary tree node.* public class TreeNode {*     int val;*     TreeNode left;*     TreeNode right;*     TreeNode() {}*     TreeNode(int val) { this.val = val; }*     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {*         this.val = val;*         this.left = left;*         this.right = right;*     }* }*/
class Solution {public int maxDepth(TreeNode root) {if (root == null) {return 0;}// depth遍历统计树的深度int depth = 0;// Queue队列接口,实现类为链表LinkedList实现Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();// 将二叉树加入队列中queue.offer(root);// int c1 = queue.size(); // 记录每层有几个元素// 通过每一层的结点数进行遍历完来判断每一层的分界线while (!queue.isEmpty()) {
//            int c2 = 0; // 记录遍历时每一层的孩子数int size = queue.size();for (int i = 0; i < size; i++) {TreeNode poll = queue.poll(); // 根节点// 每次取出元素进行打印
//                System.out.print(poll.value + " ");if (poll.left != null) { // 根节点的左孩子queue.offer(poll.left);
//                    c2++;}if (poll.right != null) { // 根节点的右孩子queue.offer(poll.right);
//                    c2++;}}
//            c1 = c2;
//            System.out.println();depth++;}return depth;}
}

本地测试代码

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;public class LeetCode104BinaryTreeDepth3 {public int maxDepth(TreeNode root) {if (root == null) {return 0;}// depth遍历统计树的深度int depth = 0;// Queue队列接口,实现类为链表LinkedList实现Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();// 将二叉树加入队列中queue.offer(root);// int c1 = queue.size(); // 记录每层有几个元素// 通过每一层的结点数进行遍历完来判断每一层的分界线while (!queue.isEmpty()) {
//            int c2 = 0; // 记录遍历时每一层的孩子数int size = queue.size();for (int i = 0; i < size; i++) {TreeNode poll = queue.poll(); // 根节点// 每次取出元素进行打印
//                System.out.print(poll.value + " ");if (poll.left != null) { // 根节点的左孩子queue.offer(poll.left);
//                    c2++;}if (poll.right != null) { // 根节点的右孩子queue.offer(poll.right);
//                    c2++;}}
//            c1 = c2;
//            System.out.println();depth++;}return depth;}public static void main(String[] args) {TreeNode root = new TreeNode(1,new TreeNode(2,new TreeNode(4),new TreeNode(5,new TreeNode(7), null)),new TreeNode(3,null,new TreeNode(6)));System.out.println(new LeetCode104BinaryTreeDepth3().maxDepth(root));}
}

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