LeetCode算法 | Day16 二叉树:二叉树的最大深度、N叉树的最大深度、二叉树的最小深度、完全二叉树的节点个数

104. 二叉树的最大深度

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:


输入:root = [3,9,20,null,null,15,7]
输出:3

解题思路:

这道题可以用前序遍历或者后序遍历,前者求的是深度,后者求的是高度。

  • 二叉树节点的深度:指从根节点到该节点的最长简单路径边的条数或者节点数(取决于深度从0开始还是从1开始)
    例如:深度从根节点开始应该是1,2,3。
  • 二叉树节点的高度:指从该节点到叶子节点的最长简单路径边的条数或者节点数(取决于高度从0开始还是从1开始)
    根节点的高度就是二叉树的最大深度。
    例如:高度从根节点开始应该是3,2,1。
    递归的时候依然是三部曲:
  1. 确定递归函数的参数和返回值:参数就是传入树的根节点,返回就返回这棵树的高度。
  2. 确定终止条件:如果为空节点的话,就返回0,表示高度为0。
  3. 确定单层递归的逻辑:先求它的左子树的深度,再求右子树的深度,最后取左右深度最大的数值再+1。
var maxDepth = function (root) {
    const getHeight = (node) => {
        if (!node) {
            return 0;
        }
        const leftHeight = getHeight(node.left);
        const rightHeight = getHeight(node.right);
        return leftHeight > rightHeight ? 1 + leftHeight : 1 + rightHeight;
    }
    const res = getHeight(root);
    return res;
};

559. N 叉树的最大深度

题目:

给定一个 N 叉树,找到其最大深度。
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总数。
N 叉树输入按层序遍历序列化表示,每组子节点由空值分隔(请参见示例)。


输入:root = [1,null,3,2,4,null,5,6]
输出:3

解题思路:

整体思路和二叉树是一致的,注意求子树的高度的求法。

var maxDepth = function (root) {
    const getHeight = (node) => {
        if (!node) {
            return 0;
        }
        let height = 0;
        node.children.forEach((item) => {
            height = Math.max(height, getHeight(item));
        })
        return height + 1;
    }
    return getHeight(root);
};

111. 二叉树的最小深度

题目:

给定一个二叉树,找出其最小深度。
最小深度是从根节点到最近叶子节点的最短路径上的节点数量。
说明:叶子节点是指没有子节点的节点。
示例:


输入:root = [3,9,20,null,null,15,7]
输出:2

解题思路:

依旧是递归三部曲:

  1. 确定递归函数的参数和返回值:参数为要传入的二叉树根节点,返回是高度。
  2. 确定终止条件:终止条件也是遇到空节点返回0,表示当前节点的高度为0。
  3. 确定单层递归的逻辑:
  • 如果左子树为空,右子树不为空,说明最小深度是 1 + 右子树的深度。
  • 如果右子树为空,左子树不为空,最小深度是 1 + 左子树的深度。 - 如果左右子树都不为空,返回左右子树深度最小值 + 1 。
var minDepth = function (root) {
    const getHeight = (node) => {
        if (!node) {
            return 0
        }
        const leftHeight = getHeight(node.left);
        const rightHeight = getHeight(node.right);
        if (node.left === null && node.right !== null) {
            return rightHeight + 1;
        }
        if (node.left !== null && node.right === null) {
            return leftHeight + 1;
        }
        return 1 + Math.min(leftHeight, rightHeight);
    }
    return getHeight(root);
};

222. 完全二叉树的节点个数

题目:

给你一棵 完全二叉树 的根节点 root,求出该树的节点个数。
完全二叉树的定义如下:在完全二叉树中,除了最底层节点可能没填满外,其余每层节点数都达到最大值,并且最下面一层的节点都集中在该层最左边的若干位置。若最底层为第 h 层,则该层包含 1-2^h 个节点。
示例:

输入:root = [1,2,3,4,5,6]
输出:6

解题思路:

1. 按普通二叉树处理

递归三部曲:

  1. 确定递归函数的参数和返回值:参数是树的根节点,返回以该节点为根节点二叉树的节点数量。
  2. 确定终止条件:如果为空节点的话,就返回0,表示节点数为0。
  3. 确定单层递归的逻辑:先求它的左子树的节点数量,再求右子树的节点数量,最后取总和再加一就是目前节点为根节点的节点数量。
var countNodes = function (root) {
    const getNum = (node) => {
        if (!node) {
            return 0;
        }
        const leftNum = getNum(node.left);
        const rightNum = getNum(node.right);
        return 1 + leftNum + rightNum;
    }
    return getNum(root);
};

2. 利用完全二叉树的特性

完全二叉树只要里面可以找到很多的满二叉树,这些二叉树的节点数直接计算即可。
判断满二叉树的方法:递归左右孩子,向左递归的深度等于向右递归的深度。
接下来就是按照递归三部曲来处理。

var countNodes = function (root) {
    const getNum = (node) => {
        if (!node) {
            return 0;
        }
        let left = node.left;
        let right = node.right;
        let leftDepth = 0;
        let rightDepth = 0;
        while (left) {
            leftDepth++;
            left = left.left;
        }
        while (right) {
            rightDepth++;
            right = right.right;
        }
        if (leftDepth === rightDepth) {
            return Math.pow(2, leftDepth + 1) - 1;
        }
        const leftNum = getNum(node.left);
        const rightNum = getNum(node.right);
        return leftNum + rightNum + 1;
    }
    return getNum(root);
};
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