算法第13天|继续学习二叉树:平衡二叉树(递归)、二叉树所有路径(递归)、左叶子之和(递归)

发布于:2025-06-15 ⋅ 阅读:(13) ⋅ 点赞:(0)

今日总结:

        思考前序遍历+回溯,后序遍历的使用场景,与递归流程

平衡二叉树

题目链接:110. 平衡二叉树 - 力扣(LeetCode)

整体思路:

        平衡二叉树是指:左右两棵子树的高度差小于1

        二叉树的高度:

        1、树中某个节点到其最远叶节点的路径长度

        2、一般使用后序遍历,先计算左右子节点的高度,再计算当前节点的高度,实现从二叉树的下到上的顺序

        3、在前几天的学习中,二叉树的最大深度,使用的是求根节点的高度,其实也可以使用前序遍历+回溯的方法

        二叉树的深度:

        1、树中某个节点到根节点的路径长度

        2、一般使用前序遍历+回溯,先计算当前节点的深度,再计算子节点的深度,实现二叉树的上到下的顺序

        这道题的思路:

        与高度有关,所以使用后序遍历
        1、确定递归返回参数、传入参数

                返回参数就是当前节点的高度,传入的就是当前节点

        2、确定停止条件

                当节点==nullptr

        3、确定单层逻辑

                1、后序遍历先计算左右子节点的高度;

                2、然后判断左右子节点的高度是不是大于1,如果大于1说明底层就不是平衡,上层直接不需要判断了;如果小于等于1,获取当前节点的高度

                3、需要设置一个标志位-1,当返回-1表示已经不是平衡状态了,就不需要再计算当前节点的高度了

        递归代码:

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    //1、递归的返回参数、输入参数
    //返回的是当前节点的深度,输入的是当前节点
    int digui(TreeNode* root)
    {
        //2、截止条件
        if(root==nullptr)return 0;

        //3、单层逻辑
        //获取左右子树的深度
        int left_depth = digui(root->left);
        if(left_depth==-1)return -1;//规定返回-1表示这个二叉树已经从底部某层不是平衡二叉树
        int right_depth =digui(root->right);
        if(right_depth==-1)return -1;//规定返回-1表示这个二叉树已经从底部某层不是平衡二叉树
        //判断左右子树的高度是不是大于1
        if(abs(left_depth-right_depth)>1)return -1;//规定返回-1表示这个二叉树已经从底部某层不是平衡二叉树
        //如果此时还是平衡,就返回当前节点的高度
        return 1+max(left_depth,right_depth);
    }
    bool isBalanced(TreeNode* root) {
        //平衡二叉树:左右子树的高度不超过1
        //高度:当前节点到叶节点的层数
        //深度:根节点到当前节点的最长边数(根1)
        //高度使用后序遍历左右中
        //深度使用前序遍历中左右(需要回溯)
        //这道题判断左右子树的高度,所以使用后序遍历
        int depth = digui(root);
        if(depth ==-1)return false;
        else return true;

        
    }
};

二叉树所有路径

题目链接:257. 二叉树的所有路径 - 力扣(LeetCode)

整体思路:

        因为要获得二叉树的所有路径,所以从根节点出发->向下寻找路径->前序遍历+回溯

        1、确定递归的返回参数、传入参数

                返回参数:返回参数可以是路径,但是路径可以在找到完整的路径之后记录到vector<string>res中,所以不需要返回值

                传入参数:当前节点、当前路径、记录路径的结果res

//1、确定递归的返回参数、传入参数
        //返回的参数:在求路径,所以返回的应该是vector类型的路径,但是在递归中就将完成的路径记录了,无需返回参数。。
        //传入的参数:当前的节点、在遍历一条路径后,将路径存储到vector的结果res中、当前节点所在的路径
        void digui(TreeNode* root,vector<TreeNode*>&path,vector<string>&res)//将path填入结果res中要注意int转string,之所以使用int是便于记录,填入string其实也可以

        2、确定停止条件

                一般的二叉树递归停止条件:cur==nullptr;就是需要返回了,比如在获取二叉树的最大深度的时候,return 0,但是,这是为了返回的时候确定叶子节点的层数是1而设置的;

                在这道题中,路径到最后的叶子节点就停止了,所以不需要到cur==nullptr,而是cur->left==nullptr&&cur->right==nullptr 触发写入路径

//2、判断截止条件
            //以往的递归截止条件(二叉树的最大深度等)条件是root==nullptr,return 0,因为最下一层返回0,上边的层才能通过0层计算高度
            //这道题是寻找路径,最后只需要到叶子节点,到不了叶子节点的空左子节点和空右子节点

            //当走到最后的叶子节点,需要将叶子节点也加入到路径中,再进行记录返回
            if(root->left==nullptr&&root->right==nullptr)//此时路径应该已经完成,需要记录到res中

                将path的值填入到res中,但是path是int类型,res是string类型,需要使用to_string来进行转换(整型转换成字符串使用to_string;字符串转换成整型使用stoi)同时加上->符号

            {
                //记录当前最后一个叶子节点
                path.push_back(root);
                string s;
                
                for(int i=0;i<path.size()-1;i++)
                {
                    
                    //使用将int转换成string的函数to_string
                    s += to_string(path[i]->val);
                    s +="->";
                }
                //最后一个不需要"->"
                s +=to_string(path[path.size()-1]->val);
                //将路径写入结果中
                res.push_back(s);
                return ;
            }

        3、确定单层递归

                首先需要将当前节点输入到路径中,如果有左节点就需要递归其左节点,然后回溯(也就是删除路径中的最后边一个节点值)去判断有没有右节点,递归其右节点,也回溯

        递归代码:

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
        //使用前序遍历+回溯的递归
        //1、确定递归的返回参数、传入参数
        //返回的参数:在求路径,所以返回的应该是vector类型的路径,但是在递归中就将完成的路径记录了,无需返回参数。。
        //传入的参数:当前的节点、在遍历一条路径后,将路径存储到vector的结果res中、当前节点所在的路径
        void digui(TreeNode* root,vector<TreeNode*>&path,vector<string>&res)//将path填入结果res中要注意int转string,之所以使用int是便于记录,填入string其实也可以
        {
            //2、判断截止条件
            //以往的递归截止条件(二叉树的最大深度等)条件是root==nullptr,return 0,因为最下一层返回0,上边的层才能通过0层计算高度
            //这道题是寻找路径,最后只需要到叶子节点,到不了叶子节点的空左子节点和空右子节点

            //当走到最后的叶子节点,需要将叶子节点也加入到路径中,再进行记录返回
            if(root->left==nullptr&&root->right==nullptr)//此时路径应该已经完成,需要记录到res中
            {
                //记录当前最后一个叶子节点
                path.push_back(root);
                string s;
                
                for(int i=0;i<path.size()-1;i++)
                {
                    
                    //使用将int转换成string的函数to_string
                    s += to_string(path[i]->val);
                    s +="->";
                }
                //最后一个不需要"->"
                s +=to_string(path[path.size()-1]->val);
                //将路径写入结果中
                res.push_back(s);
                return ;
            }

            //3、确定单层递归
            //记录当前节点
            path.push_back(root);
            //如果有左节点,需要左节点遍历
            if(root->left!=nullptr)
            {
                digui(root->left,path,res);
                //向上回溯一次,因为往下走了一次,导致path中多了一个数据,此时需要往右走,删除左子节点的数据
                path.pop_back();
            } 
            //如果有右节点,需要右节点遍历
            if(root->right!=nullptr) 
            {
                digui(root->right,path,res);
                path.pop_back();
            }
        }
    vector<string> binaryTreePaths(TreeNode* root) {
        vector<TreeNode*>path;
        vector<string>res;
        digui(root,path,res);
        return res;
        

        
    }
};

左叶子之和

题目链接:404. 左叶子之和 - 力扣(LeetCode)

整体思路:

        求的是左叶子之和,左叶子指的是:当前节点的左子节点是叶子节点的左子节点

        可以使用递归来解题,但是因为是求的最下方的叶子节点,所以可以先求一个节点的左右节点的左叶子之和,再计算当前节点-->左右中,后序遍历;与求路径不同,路径是从上到下,记录当前节点->左子节点...前序遍历+递归;这道题是从下往上,后序遍历

        1、确定递归的返回参数、输入参数

                输入参数是节点,返回参数是当前节点的左叶子之和int

int digui(TreeNode* root)

        2、确定递归的停止条件:

                递归从上往下,当遇到cur==nullptr,就返回0,表示当前节点(空)的左叶子之和为0

//2、确定递归的停止条件
        //停止条件:遍历到nullptr
        if(root==nullptr) return 0;//空节点的左叶子为0

        3、确定单层递归的逻辑:

                因为是后序遍历,需要先递归左子节点、再递归右子节点,判断当前位置是不是左叶子,最后将左子节点与右子节点的左叶子之和记录返回。

//3、确定递归的单层逻辑
        //当找到左侧叶子的时候,记录当前的值
        //递归左子节点
        int left_sum = digui(root->left);
        
        
        int right_sum = digui(root->right);
        if(root!=nullptr&&root->left!=nullptr&&root->left->left==nullptr&&root->left->right==nullptr)//当前节点不为空,左子节点不为空,左子节点为叶子节点
        {
            left_sum =root->left->val;
        }

        int sum = left_sum + right_sum;
        return sum;

递归代码:

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    //左叶子,也就是其上一个节点存在左子节点,左子节点是叶子节点的特殊节点
    //使用递归的形式获取左叶子节点之和:不使用前序遍历+回溯;使用后续遍历
    //1、获取递归的返回参数、输入参数
    //返回参数是左叶子之和
    //输入参数是当前节点
    int digui(TreeNode* root)
    {
        //2、确定递归的停止条件
        //停止条件:遍历到nullptr
        if(root==nullptr) return 0;//空节点的左叶子为0
        //3、确定递归的单层逻辑
        //当找到左侧叶子的时候,记录当前的值
        //递归左子节点
        int left_sum = digui(root->left);
        
        
        int right_sum = digui(root->right);
        if(root!=nullptr&&root->left!=nullptr&&root->left->left==nullptr&&root->left->right==nullptr)//当前节点不为空,左子节点不为空,左子节点为叶子节点
        {
            left_sum =root->left->val;
        }

        int sum = left_sum + right_sum;
        return sum;
    }

    int sumOfLeftLeaves(TreeNode* root) {
        return digui(root);
        
    }
};


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