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算法入门-深度优先搜索2

2024/10/6 8:21:58 来源:https://blog.csdn.net/qq_74742024/article/details/142024797  浏览:    关键词:算法入门-深度优先搜索2

第六部分:深度优先搜索

104.二叉树的最大深度(简单)

题目: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

第一种思路:

感觉递归的思路已经深入骨髓了,虽然使用不是非常流畅,但是慢慢有感觉了。

  1. 叶子节点检查

    • 首先检查当前节点的左右子节点是否都为 null。如果是,说明当前节点是叶子节点,返回 1,表示深度为 1

  2. 单子节点检查

    • 如果右子节点为 null,则递归调用 maxDepth 计算左子树的深度,并在结果上加 1

    • 如果左子节点为 null,则递归调用 maxDepth 计算右子树的深度,并在结果上加 1

  3. 递归深度计算

    • 如果左右子节点都存在,函数会分别调用 maxDepth 计算左右子树的深度,并返回 1 加上两个深度中的最大值。

但是仅仅到这里就会出现空指针异常(测试后才发现,属于是粗心了)

按上面思路的代码漏了root为NULL的情况,代码如下:

class Solution {public int maxDepth(TreeNode root) {//一开始漏了这种情况:if(root==null)    return 0;if(root.left==null && root.right==null)   return 1;else if(root.right==null)   return 1 + maxDepth(root.left);else if(root.left==null)   return 1 + maxDepth(root.right);else return 1 + Math.max(maxDepth(root.left),maxDepth(root.right));}
}

在加上root==null的情况后,代码也就可以简化了。

整体思路:

  1. 基本情况

    • 首先检查 root 是否为 null。如果是,说明树是空的,返回 0,表示深度为 0

  2. 递归调用

    • 如果当前节点不为空,函数会递归调用 maxDepth 方法来计算左子树和右子树的深度。

    • maxDepth(root.left) 计算左子树的深度,maxDepth(root.right) 计算右子树的深度。

  3. 深度计算

    • 使用 Math.max 函数来获取左子树和右子树深度中的最大值。

    • 最后,返回 1 + 最大深度,1 表示当前节点的深度。

/*** 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 {  // 计算二叉树的最大深度  public int maxDepth(TreeNode root) {  // 如果当前节点为空,返回深度为0  if (root == null) {  return 0;  }  // 递归计算左子树和右子树的深度,取最大值并加1(当前节点)  return 1 + Math.max(maxDepth(root.left), maxDepth(root.right));  }  
}

100.相同的树(简单)

题目:给你两棵二叉树的根节点 pq ,编写一个函数来检验这两棵树是否相同。

如果两个树在结构上相同,并且节点具有相同的值,则认为它们是相同的。

示例 1:

输入:p = [1,2,3], q = [1,2,3]
输出:true

示例 2:

输入:p = [1,2], q = [1,null,2]
输出:false

第一种思路:

相同的树?很容易想到的是直接将树中的值读出来然后一一比较,唯一的问题是,当某一节点有右子树而没有左子树时,可能会产生错误,所以可以将这一NULL值用某一特定值代替,然后注意到,这两棵树节点值:-104 <= Node.val <= 104,所以我就设置为了10001。

  1. isSameTree 方法:

    • 该方法用于判断两棵二叉树是否相同。

    • 首先调用 valueOfTree 方法获取两棵树的节点值列表 list1list2

    • 计算两棵树中较长的列表长度 leng

    • 遍历较长的列表,逐个比较对应位置的值。如果发现任何一个位置的值不相等,立即返回 false

    • 如果所有值都相等,返回 true

  2. valueOfTree 方法:

    • 该方法用于将二叉树的节点值存储到列表中。

    • 如果当前节点为空,添加一个特殊值(10001)表示空节点。

    • 如果当前节点不为空,首先添加当前节点的值,然后递归调用自身以添加左子树和右子树的节点值。

/*** Definition for a binary tree node.* public class TreeNode {* int val; // 节点的值* TreeNode left; // 左子节点* TreeNode right; // 右子节点* TreeNode() {} // 默认构造函数* TreeNode(int val) { this.val = val; } // 带值的构造函数* TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) { // 带值和子节点的构造函数* this.val = val;* this.left = left;* this.right = right;* }* }*/
class Solution {// 判断两棵二叉树是否相同public boolean isSameTree(TreeNode p, TreeNode q) {// 获取两棵树的节点值列表List<Integer> list1 = valueOfTree(p);List<Integer> list2 = valueOfTree(q);// 取两棵树中较长的列表长度int leng = Math.max(list1.size(), list2.size());// 遍历较长的列表,比较对应位置的值for (int i = 0; i < leng; i++) {// 如果某个位置的值不相等,返回 falseif (!list1.get(i).equals(list2.get(i))) {return false;}}// 如果所有值都相等,返回 truereturn true;}// 将二叉树的节点值存储到列表中public List<Integer> valueOfTree(TreeNode root) {List<Integer> list = new ArrayList<>();// 如果当前节点为空,添加一个特殊值(10001)表示空节点if (root == null) {list.add(10001);return list;}// 添加当前节点的值list.add(root.val);// 递归添加左子树和右子树的节点值list.addAll(valueOfTree(root.left));list.addAll(valueOfTree(root.right));return list;}
}

该实现的时间复杂度为 O(n),其中 n 是树中节点的数量,因为每个节点都被访问一次。空间复杂度也是 O(n),用于存储节点值的列表。

第二种思路:

  • 基准情况:

    • 如果两个节点都为空(p == null && q == null),则返回 true,表示这部分树是相同的。

    • 如果一个节点为空而另一个节点不为空(p == null || q == null),则返回 false,表示这部分树不同。

    • 如果两个节点的值不相等(p.val != q.val),则返回 false,表示这部分树不同。

  • 递归情况:

    • 如果以上条件都不满足,说明当前节点的值相等,接下来递归比较左子树和右子树。

    • 使用逻辑与(&&)运算符,只有当左子树和右子树都相同时,才返回 true

/*** Definition for a binary tree node.* public class TreeNode {* int val; // 节点的值* TreeNode left; // 左子节点* TreeNode right; // 右子节点* TreeNode() {} // 默认构造函数* TreeNode(int val) { this.val = val; } // 带值的构造函数* TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) { // 带值和子节点的构造函数* this.val = val;* this.left = left;* this.right = right;* }* }*/
class Solution {  // 判断两棵二叉树是否相同  public boolean isSameTree(TreeNode p, TreeNode q) {  // 如果两个节点都为空,返回 true(两棵树相同)  if (p == null && q == null) {  return true;  }   // 如果一个节点为空,另一个节点不为空,返回 false(两棵树不同)  else if (p == null || q == null) {  return false;  }   // 如果两个节点的值不相等,返回 false(两棵树不同)  else if (p.val != q.val) {  return false;  }   // 递归比较左子树和右子树  else {  return isSameTree(p.left, q.left) && isSameTree(p.right, q.right);  }  }  
}

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