我准备开始一个新系列【LeetCode题解】,用来记录刷题,顺便复习一下数据结构与算法。

1. 二叉树

二叉树(binary tree)是一种极为普遍的数据结构,树的每一个节点最多只有两个节点——左孩子结点与右孩子结点。C实现的二叉树:

struct TreeNode {
int val;
struct TreeNode *left; // left child
struct TreeNode *right; // right child
};

DFS

DFS的思想非常朴素:根据结点的连接关系,依次访问每一个节点,直至遍历完整棵树。根据根节点的访问次序的不同——前、中、后,可分为先序、中序、后序遍历。先序遍历是指先访问根节点,再依次访问左孩子节点、右孩子节点。下图给出一个二叉树的先序、中序、后序遍历示例:

递归实现:递归调用,打印根节点。C实现如下:

// preorder binary tree traversal
void preorder(struct TreeNode *root) {
if(root) {
printf("%d", root->val);
preorder(root -> left);
preorder(root -> right);
}
} void inorder(struct TreeNode *root) {
if(root) {
inorder(root -> left);
printf("%d", root->val);
inorder(root -> right);
}
} void postorder(struct TreeNode *root) {
if(root) {
postorder(root -> left);
postorder(root -> right);
printf("%d", root->val);
}
}

任何递归实现的程序都可以改用栈实现。比如,先序遍历时用栈维护待访问结点;先将根结点入栈,再将右孩子结点入栈、左孩子结点入栈。Java实现如下:

public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
List<Integer> result = new ArrayList<>();
if (root == null) return result;
Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
stack.push(root);
while (!stack.isEmpty()) {
TreeNode node = stack.pop();
result.add(node.val);
if (node.right != null) stack.push(node.right);
if (node.left != null) stack.push(node.left);
}
return result;
}

中序遍历,栈维护已访问结点。一个结点只有当其左孩子结点已访问时,才能出栈,然后入栈右孩子结点;否则,则入栈左孩子结点。

public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
List<Integer> result = new ArrayList<>();
if (root == null) return result;
Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
stack.push(root);
while (!stack.isEmpty()) {
TreeNode node = stack.peek();
if (node.left != null) {
stack.push(node.left);
node.left = null; // its left child has been visited
} else {
result.add(node.val);
stack.pop();
if (node.right != null)
stack.push(node.right);
}
}
return result;
}

后序遍历,栈也维护已访问结点。一个结点只有当其左右孩子结点均已访问时,才能出栈;否则,则依次入栈右孩子结点、左孩子结点。

public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
List<Integer> result = new ArrayList<>();
if (root == null) return result;
Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
stack.push(root);
while (!stack.isEmpty()) {
TreeNode node = stack.peek();
if (node.left == null && node.right == null) {
result.add(node.val);
stack.pop();
} else {
if (node.right != null) {
stack.push(node.right);
node.right = null; // its right child has been visited
}
if (node.left != null) {
stack.push(node.left);
node.left = null; // its left child has been visited
}
}
}
return result;
}

层次遍历

层次遍历为二叉树的BFS,是指按照结点的层级依次从左至右访问。实现层序遍历需要借助于队列,用以维护待访问的结点。

public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
List<List<Integer>> result = new LinkedList<>();
if (root == null) return result;
Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
queue.offer(root);
while (!queue.isEmpty()) {
int levelSize = queue.size();
List<Integer> levelList = new LinkedList<>();
for (int i = 0; i < levelSize; i++) {
TreeNode node = queue.poll();
levelList.add(node.val);
if (node.left != null) queue.offer(node.left);
if (node.right != null) queue.offer(node.right);
}
result.add(levelList);
}
return result;
}

2. 题解

LeetCode题目 归类
100. Same Tree
101. Symmetric Tree
104. Maximum Depth of Binary Tree
111. Minimum Depth of Binary Tree
110. Balanced Binary Tree
112. Path Sum
113. Path Sum II
129. Sum Root to Leaf Numbers
144. Binary Tree Preorder Traversal 先序
94. Binary Tree Inorder Traversal 中序
145. Binary Tree Postorder Traversal 后序
102. Binary Tree Level Order Traversal 层次
107. Binary Tree Level Order Traversal II 层次
103. Binary Tree Zigzag Level Order Traversal 层次
114. Flatten Binary Tree to Linked List

100. Same Tree

判断两棵树是否一样,递归解决:

public boolean isSameTree(TreeNode p, TreeNode q) {
if (p == null && q == null) return true;
if (p == null || q == null) return false;
return p.val == q.val && isSameTree(p.left, q.left) && isSameTree(p.right, q.right);
}

101. Symmetric Tree

同上一题较为类似,判断一棵树是否中心对称:

public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
return root == null || helper(root.left, root.right);
} private boolean helper(TreeNode p, TreeNode q) {
if (p == null && q == null) return true;
if (p == null || q == null) return false;
return p.val == q.val && helper(p.left, q.right) && helper(p.right, q.left);
}

104. Maximum Depth of Binary Tree

二叉树的最大深度,递归实现之:

public int maxDepth(TreeNode root) {
if (root == null) return 0;
return 1 + Math.max(maxDepth(root.left), maxDepth(root.right));
}

111. Minimum Depth of Binary Tree

二叉树的最小深度,解决思路与上类似,不过有个special case——根不能视作为叶子节点:

public int minDepth(TreeNode root) {
if (root == null) return 0;
if (root.left == null || root.right == null)
return 1 + Math.max(minDepth(root.left), minDepth(root.right));
return 1 + Math.min(minDepth(root.left), minDepth(root.right));
}

110. Balanced Binary Tree

判断一棵树是否平衡,即每一个节点的左右子树的深度不大于1,正好可用到上面求树深度的代码:

public boolean isBalanced(TreeNode root) {
return root == null || Math.abs(maxDepth(root.left) - maxDepth(root.right)) <= 1 && isBalanced(root.left) && isBalanced(root.right);
}

112. Path Sum

判断root-to-leaf路径的结点之和是否存在,递归实现之:

public boolean hasPathSum(TreeNode root, int sum) {
if (root == null) return false;
if (root.val == sum && root.left == null && root.right == null) return true; // root is leaf node
return hasPathSum(root.left, sum - root.val) || hasPathSum(root.right, sum - root.val);
}

113. Path Sum II

上一个问题的变种,要将所有满足sum的情况保存下来;解决办法采用两个list存储中间结果,要注意list适当remove:

public List<List<Integer>> pathSum(TreeNode root, int sum) {
List<List<Integer>> result = new LinkedList<>();
List<Integer> pathList = new LinkedList<>(); // store a path which meets required sum
helper(root, sum, result, pathList);
return result;
} private void helper(TreeNode root, int sum, List<List<Integer>> result, List<Integer> pathList) {
if (root != null) {
pathList.add(root.val);
if (root.val == sum && root.left == null && root.right == null) {
result.add(new LinkedList<>(pathList)); // deep copy
} else {
helper(root.left, sum - root.val, result, pathList);
helper(root.right, sum - root.val, result, pathList);
}
pathList.remove(pathList.size() - 1); // remove the last element
}
}

129. Sum Root to Leaf Numbers

二叉树的root-to-leaf路径表示一个十进制数,求所有路径所代表的数之和,递归实现:

public int sumNumbers(TreeNode root) {
return helper(root, 0);
} private int helper(TreeNode root, int sum) {
if (root == null) return 0; // special case
if (root.left == null && root.right == null) return sum * 10 + root.val;
return helper(root.left, sum * 10 + root.val) + helper(root.right, sum * 10 + root.val);
}

144. Binary Tree Preorder Traversal

先序遍历,参看前面的栈实现。

94. Binary Tree Inorder Traversal

中序遍历,同上。

145. Binary Tree Postorder Traversal

后序遍历,同上。

102. Binary Tree Level Order Traversal

层次遍历,同上。

107. Binary Tree Level Order Traversal II

层次遍历变种,不同的是从bottom开始往上遍历;只需在层次遍历的代码中修改从头入result链表而不是从尾入:

result.addFirst(levelList);

103. Binary Tree Zigzag Level Order Traversa

“之”字形层次遍历,在层次遍历的基础上,将层级分为奇数、偶数,分别按顺序、逆序出队。

public List<List<Integer>> zigzagLevelOrder(TreeNode root) {
List<List<Integer>> result = new LinkedList<>();
if (root == null) return result;
Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
queue.add(root);
int level = 1;
while (!queue.isEmpty()) {
int levelSize = queue.size();
List<Integer> levelList = new LinkedList<>();
while (levelSize-- > 0) { // to deal with level nodes
TreeNode node = queue.poll();
levelList.add(node.val);
if (node.left != null) queue.add(node.left);
if (node.right != null) queue.add(node.right);
}
if (level % 2 == 0) // be stack order when level is even
Collections.reverse(levelList);
result.add(levelList);
level++;
}
return result;
}

114. Flatten Binary Tree to Linked List

将二叉树打散成长链条树,从递归的角度来看,可分解为三个步骤:打散左子树,打散右子树,然后将右子树拼接到左子树尾部。

public void flatten(TreeNode root) {
helper(root, null);
} // flatten sub-tree, return its root node
private TreeNode helper(TreeNode root, TreeNode last) {
if (root == null) return last;
root.right = helper(root.left, helper(root.right, last));
root.left = null;
return root;
}

【LeetCode题解】二叉树的遍历的更多相关文章

  1. 【Leetcode】二叉树层遍历算法

    需求: 以层遍历一棵二叉树,二叉树的结点结构如下 struct tree_node{ struct tree_node *lc; struct tree_node *rc; int data; }; ...

  2. [Leetcode 144]二叉树前序遍历Binary Tree Preorder Traversal

    [题目] Given a binary tree, return the preordertraversal of its nodes' values. Example: Input: [1,null ...

  3. 【LeetCode 144_二叉树_遍历】Binary Tree Preorder Traversal

    解法一:非递归 vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) { vector<int> res; if (root == NUL ...

  4. 【LeetCode 100_二叉树_遍历】Same Tree

    解法一:递归 bool isSameTree(TreeNode* p, TreeNode* q) { if (p == NULL && q == NULL) return true; ...

  5. 【LeetCode 104_二叉树_遍历】Maximum Depth of Binary Tree

    解法一:递归 int maxDepth(TreeNode* root) { if (root == NULL) ; int max_left_Depth = maxDepth(root->lef ...

  6. 【LeetCode 110_二叉树_遍历】Balanced Binary Tree

    解法一:From top to bottom int treeHeight(TreeNode *T) { if (T == NULL) ; ; } bool isBalanced(TreeNode* ...

  7. 【LeetCode 111_二叉树_遍历】Minimum Depth of Binary Tree

    解法一:递归 int minDepth(TreeNode* root) { if (root == NULL) ; if (root->left == NULL) { ; } else if ( ...

  8. 【LeetCode题解】94_二叉树的中序遍历

    目录 [LeetCode题解]94_二叉树的中序遍历 描述 方法一:递归 Java 代码 Python代码 方法二:非递归 Java 代码 Python 代码 [LeetCode题解]94_二叉树的中 ...

  9. 【LeetCode题解】144_二叉树的前序遍历

    目录 [LeetCode题解]144_二叉树的前序遍历 描述 方法一:递归 Java 代码 Python 代码 方法二:非递归(使用栈) Java 代码 Python 代码 [LeetCode题解]1 ...

随机推荐

  1. 我收藏的Blog

    收集我开发过程中遇见的优秀Blog iOS圈 王巍-强烈推荐 唐巧-强烈推荐 YYKit作者-强烈推荐 Imrazor's Blog Ryan's Zone http://www.cnblogs.co ...

  2. AngularJs ng-class 使用

    今天在做项目的时候要对表格内的部分的最大最小值高亮 解决方案 1. 引用 ng-class 2. 引用原型求最大最小值 实例 AngularJs HTML 代码 <table class=&qu ...

  3. S3C2440硬件IIC详解

    S3C2440A RISC微处理器可以支持一个多主控IIC 总线串行接口.一条专用串行数据线(SDA)和一条专用串行时钟线(SCL)传递连接到IIC总线的总线主控和外设之间的信息.SDA和SCL线都为 ...

  4. 利用openURL,在IOS应用中打开另外一个应用

    在IOS中,实现一个应用启动另外一个应用,使用UIApplication的openURL:方法就可实现,这里以test跳到test02为例.(需要先创建这两个工程) 注册自定义URL协议(在test中 ...

  5. UIAlertController 自定义输入框及KVO监听

    UIAlertController极大的灵活性意味着您不必拘泥于内置样式.以前我们只能在默认视图.文本框视图.密码框视图.登录和密码输入框视图中选择,现在我们可以向对话框中添加任意数目的UITextF ...

  6. WebService调用权限验证 SoapHeader

    一般在项目中,制作的都是基于SOAP协议的webservices,其描述语言是WSDL.但是有时候在项目中,需要保证webservices的安全,需要对其进行进行验证,那么我们就要实现SoapHead ...

  7. Bzoj 1936

    传送门:http://www.lydsy.com/JudgeOnline/problem.php?id=1396 题解:待更 代码:待更 开始时间: 结束时间:

  8. python and or用法

    and 和 or 是python的两个逻辑运算符,可以使用and , or来进行多个条件内容的判断.下面通过代码简单说明下and  or的用法: 1. or:当有一个条件为真时,该条件即为真.逻辑图如 ...

  9. Jquery Validate 正则表达式实用验证代码常用的

    jQuery.validate 的正则验证功能,包括手机号码.电话号码.邮政编码.QQ号码.IP地址.字母和数字.中文的验证等 手机号码验证 以下为引用内容: 代码如下: jQuery.validat ...

  10. 环信 之 iOS 客户端集成一:导入库

    1. 导入 我采用cocoapod的方式,在project同级目录下创建Podfile,Podfile内容如下: platform :ios, '7.0' pod 'EaseMobSDKFull', ...