数据结构刷题:第十二天

简介: 这是一道很经典的二叉树问题。显然,我们从根节点开始,递归地对树进行遍历,并从叶子节点先开始翻转。如果当前遍历到的节点 root 的左右两棵子树都已经翻转,那么我们只需要交换两棵子树的位置,即可完成以 root 为根节点的整棵子树的翻转。

一,翻转二叉树


226. 翻转二叉树 - 力扣(LeetCode)

https://leetcode.cn/problems/invert-binary-tree/?plan=data-structures&plan_progress=ggfacv7


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1,递归


思路与算法


这是一道很经典的二叉树问题。显然,我们从根节点开始,递归地对树进行遍历,并从叶子节点先开始翻转。如果当前遍历到的节点 root 的左右两棵子树都已经翻转,那么我们只需要交换两棵子树的位置,即可完成以 root 为根节点的整棵子树的翻转。


class Solution {
public:
    TreeNode* invertTree(TreeNode* root) {
        if (root == nullptr) {
            return nullptr;
        }
        TreeNode* left = invertTree(root->left);
        TreeNode* right = invertTree(root->right);
        root->left = right;
        root->right = left;
        return root;
    }
};


复杂度分析


时间复杂度:O(N),其中 N 为二叉树节点的数目。我们会遍历二叉树中的每一个节点,对每个节点而言,我们在常数时间内交换其两棵子树。


空间复杂度:O(N)。使用的空间由递归栈的深度决定,它等于当前节点在二叉树中的高度。在平均情况下,二叉树的高度与节点个数为对数关系,即 O(logN)。而在最坏情况下,树形成链状,空间复杂度为 O(N)。


二,路径总和


112. 路径总和 - 力扣(LeetCode)

https://leetcode.cn/problems/path-sum/?plan=data-structures&plan_progress=ggfacv7

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注意到本题的要求是,询问是否有从「根节点」到某个「叶子节点」经过的路径上的节点之和等于目标和。核心思想是对树进行一次遍历,在遍历时记录从根节点到当前节点的路径和,以防止重复计算。


需要特别注意的是,给定的 root 可能为空。


1,广度优先搜索


首先我们可以想到使用广度优先搜索的方式,记录从根节点到当前节点的路径和,以防止重复计算。


这样我们使用两个队列,分别存储将要遍历的节点,以及根节点到这些节点的路径和即可。


class Solution {
public:
    bool hasPathSum(TreeNode *root, int sum) {
        if (root == nullptr) {
            return false;
        }
        queue<TreeNode *> que_node;
        queue<int> que_val;
        que_node.push(root);
        que_val.push(root->val);
        while (!que_node.empty()) {
            TreeNode *now = que_node.front();
            int temp = que_val.front();
            que_node.pop();
            que_val.pop();
            if (now->left == nullptr && now->right == nullptr) {
                if (temp == sum) {
                    return true;
                }
                continue;
            }
            if (now->left != nullptr) {
                que_node.push(now->left);
                que_val.push(now->left->val + temp);
            }
            if (now->right != nullptr) {
                que_node.push(now->right);
                que_val.push(now->right->val + temp);
            }
        }
        return false;
    }
};


复杂度分析


时间复杂度:O(N),其中 N 是树的节点数。对每个节点访问一次。


空间复杂度:O(N),其中 N 是树的节点数。空间复杂度主要取决于队列的开销,队列中的元素个数不会超过树的节点数。


2,递归


思路及算法


观察要求我们完成的函数,我们可以归纳出它的功能:询问是否存在从当前节点 root 到叶子节点的路径,满足其路径和为 sum。


假定从根节点到当前节点的值之和为 val,我们可以将这个大问题转化为一个小问题:是否存在从当前节点的子节点到叶子的路径,满足其路径和为 sum - val。


不难发现这满足递归的性质,若当前节点就是叶子节点,那么我们直接判断 sum 是否等于 val 即可(因为路径和已经确定,就是当前节点的值,我们只需要判断该路径和是否满足条件)。若当前节点不是叶子节点,我们只需要递归地询问它的子节点是否能满足条件即可。


class Solution {
public:
    bool hasPathSum(TreeNode *root, int sum) {
        if (root == nullptr) {
            return false;
        }
        if (root->left == nullptr && root->right == nullptr) {
            return sum == root->val;
        }
        return hasPathSum(root->left, sum - root->val) ||
               hasPathSum(root->right, sum - root->val);
    }
};


复杂度分析


时间复杂度:O(N),其中 N 是树的节点数。对每个节点访问一次。


空间复杂度:O(H),其中 H 是树的高度。空间复杂度主要取决于递归时栈空间的开销,最坏情况下,树呈现链状,空间复杂度为 O(N)。平均情况下树的高度与节点数的对数正相关,空间复杂度为 O(logN)。


112. 路径总和 题解 - 力扣(LeetCode)

https://leetcode.cn/problems/path-sum/solution/lu-jing-zong-he-de-si-chong-jie-fa-dfs-hui-su-bfs-/


路径总和的四种解法:DFS、回溯、BFS、栈 - 路径总和 - 力扣(LeetCode)

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