热门面试题第13天|Leetcode 110.平衡二叉树 257. 二叉树的所有路径 404.左叶子之和 222.完全二叉树的节点个数

222.完全二叉树的节点个数(优先掌握递归)

需要了解,普通二叉树 怎么求,完全二叉树又怎么求

题目链接/文章讲解/视频讲解:https://programmercarl.com/0222.%E5%AE%8C%E5%85%A8%E4%BA%8C%E5%8F%89%E6%A0%91%E7%9A%84%E8%8A%82%E7%82%B9%E4%B8%AA%E6%95%B0.html

首先按照普通二叉树的逻辑来求。

这道题目的递归法和求二叉树的深度写法类似, 而迭代法,二叉树:层序遍历登场! (opens new window)遍历模板稍稍修改一下,记录遍历的节点数量就可以了。

递归遍历的顺序依然是后序(左右中)。

完全二叉树只有两种情况,情况一:就是满二叉树,情况二:最后一层叶子节点没有满。

对于情况一,可以直接用 2^树深度 - 1 来计算,注意这里根节点深度为1。

对于情况二,分别递归左孩子,和右孩子,递归到某一深度一定会有左孩子或者右孩子为满二叉树,然后依然可以按照情况1来计算。

 对于情况二,如果一开始没有找到满二叉树,就会去+1,然后从左右节点再去找二叉树,这样子递归,所以不用担心会漏节点。我们来看两种方法的代码

class Solution {// 通用递归解法public int countNodes(TreeNode root) {if(root == null) {return 0;}return countNodes(root.left) + countNodes(root.right) + 1;}
}
class Solution {/*** 针对完全二叉树的解法** 满二叉树的结点数为:2^depth - 1*/public int countNodes(TreeNode root) {if (root == null) return 0;TreeNode left = root.left;TreeNode right = root.right;int leftDepth = 0, rightDepth = 0; // 这里初始为0是有目的的,为了下面求指数方便while (left != null) {  // 求左子树深度left = left.left;leftDepth++;}while (right != null) { // 求右子树深度right = right.right;rightDepth++;}if (leftDepth == rightDepth) {return (2 << leftDepth) - 1; // 注意(2<<1) 相当于2^2,所以leftDepth初始为0}return countNodes(root.left) + countNodes(root.right) + 1;}
}

110.平衡二叉树 (优先掌握递归)

再一次涉及到,什么是高度,什么是深度,可以巩固一下。

题目链接/文章讲解/视频讲解:https://programmercarl.com/0110.%E5%B9%B3%E8%A1%A1%E4%BA%8C%E5%8F%89%E6%A0%91.html

此时大家应该明白了既然要求比较高度,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。

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。

private int getHeight(TreeNode root)

2.明确终止条件

递归的过程中依然是遇到空节点了为终止,返回0,表示当前节点为根节点的树高度为0

if (root == null) {return 0;}

3.明确单层递归的逻辑

如何判断以当前传入节点为根节点的二叉树是否是平衡二叉树呢?当然是其左子树高度和其右子树高度的差值。

分别求出其左右子树的高度,然后如果差值小于等于1,则返回当前二叉树的高度,否则返回-1,表示已经不是二叉平衡树了。

我们来看完整代码

class Solution {/*** 递归法*/public boolean isBalanced(TreeNode root) {return getHeight(root) != -1;}private int getHeight(TreeNode root) {if (root == null) {return 0;}int leftHeight = getHeight(root.left);if (leftHeight == -1) {return -1;}int rightHeight = getHeight(root.right);if (rightHeight == -1) {return -1;}// 左右子树高度差大于1,return -1表示已经不是平衡树了if (Math.abs(leftHeight - rightHeight) > 1) {return -1;}return Math.max(leftHeight, rightHeight) + 1;}
}

257. 二叉树的所有路径 (优先掌握递归)

这是大家第一次接触到回溯的过程, 我在视频里重点讲解了 本题为什么要有回溯,已经回溯的过程。

如果对回溯 似懂非懂,没关系, 可以先有个印象。

题目链接/文章讲解/视频讲解:https://programmercarl.com/0257.%E4%BA%8C%E5%8F%89%E6%A0%91%E7%9A%84%E6%89%80%E6%9C%89%E8%B7%AF%E5%BE%84.html

这道题目要求从根节点到叶子的路径,所以需要前序遍历,这样才方便让父节点指向孩子节点,找到对应的路径。

在这道题目中将第一次涉及到回溯,因为我们要把路径记录下来,需要回溯来回退一个路径再进入另一个路径。

前序遍历以及回溯的过程如图:

 1.递归函数参数以及返回值

我们需要传入一个根节点root,记录每一条路径path,和存放结果集的result,这里递归不需要返回值

private void traversal(TreeNode root, List<Integer> paths, List<String> res)

2.确定终止条件

我们找到了一个叶子节点,也就结束这一次递归

if (cur->left == NULL && cur->right == NULL) {终止处理逻辑
}

我们再来看一下终止逻辑

// 输出StringBuilder sb = new StringBuilder();// StringBuilder用来拼接字符串,速度更快for (int i = 0; i < paths.size() - 1; i++) {sb.append(paths.get(i)).append("->");}sb.append(paths.get(paths.size() - 1));// 记录最后一个节点res.add(sb.toString());// 收集一个路径return;

我们用StringBuilder来拼接字符串,然后我们开始循环遍历path将其存入sb中,注意不要遍历到最后一个元素,因为题目要求“->”,所以我们遍历到倒数第二个元素即可,然后将再单独添加卒子后一个元素,最后将拼接的sb添加给res,然后结束方法

3.确定单层递归逻辑

因为这道题是前序遍历,我们需要先处理中间节点,中间节点就是我们要记录的路径上的节点,先放进path中

path.push_back(cur->val);

然后进行左右的递归回溯,为什么我们需要将判断叶子节点放在遍历之前,因为如果是叶子节点,我们直接退出,然后进行返回结果。

我们来看代码

/方式一
class Solution {/*** 递归法*/public List<String> binaryTreePaths(TreeNode root) {List<String> res = new ArrayList<>();// 存最终的结果if (root == null) {return res;}List<Integer> paths = new ArrayList<>();// 作为结果中的路径traversal(root, paths, res);return res;}private void traversal(TreeNode root, List<Integer> paths, List<String> res) {paths.add(root.val);// 前序遍历,中// 遇到叶子结点if (root.left == null && root.right == null) {// 输出StringBuilder sb = new StringBuilder();// StringBuilder用来拼接字符串,速度更快for (int i = 0; i < paths.size() - 1; i++) {sb.append(paths.get(i)).append("->");}sb.append(paths.get(paths.size() - 1));// 记录最后一个节点res.add(sb.toString());// 收集一个路径return;}// 递归和回溯是同时进行,所以要放在同一个花括号里if (root.left != null) { // 左traversal(root.left, paths, res);paths.remove(paths.size() - 1);// 回溯}if (root.right != null) { // 右traversal(root.right, paths, res);paths.remove(paths.size() - 1);// 回溯}}

404.左叶子之和 (优先掌握递归)

其实本题有点文字游戏,搞清楚什么是左叶子,剩下的就是二叉树的基本操作。

题目链接/文章讲解/视频讲解:https://programmercarl.com/0404.%E5%B7%A6%E5%8F%B6%E5%AD%90%E4%B9%8B%E5%92%8C.html

首先要注意是判断左叶子,不是二叉树左侧节点,所以不要上来想着层序遍历。

因为题目中其实没有说清楚左叶子究竟是什么节点,那么我来给出左叶子的明确定义:节点A的左孩子不为空,且左孩子的左右孩子都为空(说明是叶子节点),那么A节点的左孩子为左叶子节点

如果该节点的左节点不为空,该节点的左节点的左节点为空,该节点的左节点的右节点为空,则找到了一个左叶子,判断代码如下: 

if (node->left != NULL && node->left->left == NULL && node->left->right == NULL) {左叶子节点处理逻辑
}

1.确定终止条件

如果遍历到空节点,那么左叶子值一定是0,只有当前遍历的节点是父节点,才能判断其子节点是不是左叶子。 所以如果当前遍历的节点是叶子节点,那其左叶子也必定是0,那么终止条件为:

if (root == NULL) return 0;
if (root->left == NULL && root->right== NULL) return 0; //其实这个也可以不写,如果不写不影响结果,但就会让递归多进行了一层

 2.确定单层递归的逻辑

当遇到左叶子节点的时候,记录数值,然后通过递归求取左子树左叶子之和,和 右子树左叶子之和,相加便是整个树的左叶子之和。

int leftValue = sumOfLeftLeaves(root.left);    // 左if (root.left != null && root.left.left == null && root.left.right == null) { // 左子树就是一个左叶子的情况leftValue = root.left.val;}int rightValue = sumOfLeftLeaves(root.right);  // 右int sum = leftValue + rightValue;              // 中return sum;

我们来看完整代码

class Solution {public int sumOfLeftLeaves(TreeNode root) {if (root == null) return 0;if (root.left == null && root.right == null) return 0;int leftValue = sumOfLeftLeaves(root.left);    // 左if (root.left != null && root.left.left == null && root.left.right == null) { // 左子树就是一个左叶子的情况leftValue = root.left.val;}int rightValue = sumOfLeftLeaves(root.right);  // 右int sum = leftValue + rightValue;              // 中return sum;}
}

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