Leetcode --- 二叉树的路径(任意两点)

写在前

本部分题目,非自顶向下:就是从任意节点到任意节点的路径,不需要自顶向下

注意:这类题通常用深度优先搜索(DFS)和广度优先搜索(BFS)解决,BFS较DFS繁琐,这里为了简洁只展现DFS代码

1.二叉树最大路径和(124-难)

题目描述:路径 被定义为一条从树中任意节点出发,沿父节点-子节点连接,达到任意节点的序列。同一个节点在一条路径序列中 至多出现一次 。该路径 至少包含一个 节点,且不一定经过根节点

路径和 是路径中各节点值的总和。给你一个二叉树的根节点 root ,返回其 最大路径和 。

示例

输入:root = [-10,9,20,null,null,15,7]
输出:42
解释:最优路径是 15 -> 20 -> 7 ,路径和为 15 + 20 + 7 = 42

思路:递归实现,递归函数的关键写好递归处理的逻辑,怎么处理当前子树,需要返回什么,设置递归出口。关键是正确定义递归函数。

  • 递归函数:计算当前节点为父亲节点提供的贡献(即当前节点到根节点的最大路径)。
  • 递归的计算左右子节点的最大贡献值,逻辑:贡献值大于0,才会选取对应的节点最大贡献值
  • 更新最大路径和(当前节点值和左右子节点最大贡献值)

特别注意:dfs函数中定义的是一个节点能贡献的最大值(计算该节点到根节点的最大路径),而我们统计结果时更新的二叉树中任意两点的最大路径(可能是多个节点到这个根节点的组合)!

代码实现:

private int ans = 0;

public int longestUnivaluePath(TreeNode root) {
    dfs(root);
    return ans;
}
private int dfs(TreeNode root) {
    if (root == null) {
        return 0;
    }
    int l = dfs(root.left);
    int r = dfs(root.right);
    int left = root.left != null && root.val == root.left.val ? l : 0;
    int right = root.right != null && root.val == root.right.val ? r : 0;

    ans = Math.max(ans, left + right);
    return Math.max(left, right) + 1;
}

2.最长同值路径(687-中)

题目描述:给定一个二叉树,找到最长的路径,这个路径中的每个节点具有相同值。 这条路径可以经过也可以不经过根节点。

注意:两个节点之间的路径长度由它们之间的边数表示。

示例

      5
     / \
    4   5
   / \   \
  1   1   5
  
返回 2

思路:递归实现,思想与上题基本相似。

  • 递归函数:当前节点到根节点的最长同值路径
  • 递归左右子树的最长同值路径;逻辑:出现同值,更新路径左右路径,否则为0
  • 更新最长同值路径

代码实现:

public int pathSum(TreeNode root, int sum) {
    if (root == null) {
        return 0;
    }
    return dfs(root, sum) + pathSum(root.left, sum) + pathSum(root.right, sum);
}

private int dfs(TreeNode root, int sum) {
    if (root == null) {
        return 0;
    }
    int ans = sum == root.val ? 1 : 0;
    sum -= root.val;
    return dfs(root.left, sum) + dfs(root.right, sum) + ans;
}

3.二叉树的直径(543-易)

题目描述:给定一棵二叉树,你需要计算它的直径长度。一棵二叉树的直径长度是任意两个结点路径长度中的最大值。这条路径可能穿过也可能不穿过根结点。

注意:两个节点之间的路径长度由它们之间的边数表示。

示例

给定二叉树

          1
         / \
        2   3
       / \     
      4   5    
返回 3, 它的长度是路径 [4,2,1,3] 或者 [5,2,1,3]。

思路:递归实现,递归实现,思想与上题基本相似,还是区分递归函数和最终结果的区别。

代码实现:

private int max = 0;

public int diameterOfBinaryTree(TreeNode root) {
    dfs(root);
    return max;
}
private int dfs(TreeNode root) {
    if (root == null) {
        return 0;
    }
    int left = dfs(root.left);
    int right = dfs(root.right);

    max = Math.max(max, left + right); 
    return Math.max(left, right) + 1;
}

注意点

  • left,right代表的含义要根据题目所求设置,比如最长路径、最大路径和等等
  • 全局变量res的初值设置是0还是INT_MIN要看题目节点是否存在负值,如果存在就用INT_MIN,否则就是0
  • 注意两点之间路径为1,因此一个点是不能构成路径的
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