(十五)|513.找树左下角的值 112. 路径总和 113.路径总和ii 106.从中序与后序遍历序列构造二叉树 105.从前序与中序遍历序列构造二叉树

513.找树左下角的值

给定一个二叉树,在树的最后一行找到最左边的值。

如果使用递归法,如何判断是最后一行呢,其实就是深度最大的叶子节点一定是最后一行

那么如何找最左边的呢?可以使用前序遍历(当然中序,后序都可以,因为没有 中间节点的处理逻辑,只要左优先就行,,而这三种遍历顺序都是左优先),保证优先左边搜索,然后记录深度最大的叶子节点,此时就是树的最后一行最左边的值。

递归三部曲:

1.确定递归函数的参数和返回值

参数必须有要遍历的树的根节点,还有就是一个int型的变量用来记录最长深度,不需要返回值

本题还需要类里的两个全局变量,maxLen用来记录最大深度,result记录最大深度最左节点的数值。

2.确定终止条件

当遇到叶子节点的时候,就需要统计一下最大的深度了,所以需要遇到叶子节点来更新最大深度。

3.确定单层递归的逻辑

在找最大深度的时候,递归的过程中依然要使用回溯

class TreeNode(object):
    def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
        self.val = val
        self.left = left
        self.right = right

class Solution(object):
    def findBottomLeftValue(self, root):
        self.result=None
        self.maxdepth=-1  #注意这里最大深度的初始化
        self.traversal(root,0)  #如果这里认为根节点的深度是0,那么maxdepth就不能初始化为0,因为如果二叉树只有一个根节点,此时进第一次递归函数传入的depth是0,此时0>0,是不满足条件的,所以就没有把根节点的值赋给result变量,可以把maxdepth初始化为一个小于0的数,或者把root的深度认为是1
        return self.result

    def traversal(self,node,depth):
        if not node.left and not node.right:
            if depth>self.maxdepth:
                self.maxdepth=depth
                self.result=node.val
            return 

        if node.left:
            depth+=1
            self.traversal(node.left,depth)
            depth-=1
        if node.right:
            depth+=1
            self.traversal(node.right,depth)
            depth-=1
        
        

迭代法(层序遍历):

class TreeNode(object):
    def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
        self.val = val
        self.left = left
        self.right = right

class Solution(object):
    def findBottomLeftValue(self, root):
        if not root:
            return
        queue=collections.deque([root])
        result=[]
        while queue:
            size=len(queue)
            for i in range(size):
                node=queue.popleft()
                if i==0 :# i==0是最左边的节点
                    result=node.val  # result只记录最左边节点的值
                if node.left:
                    queue.append(node.left)
                if node.right:
                    queue.append(node.right)
        return result

112. 路径总和  

给定一个二叉树和一个目标和,判断该树中是否存在根节点到叶子节点的路径,这条路径上所有节点值相加等于目标和。

递归:

1.确定递归函数的参数和返回类型

参数:需要二叉树的根节点,还需要一个计数器,这个计数器用来计算二叉树的一条边之和是否正好是目标和,计数器为int型。

再来看返回值,递归函数什么时候需要返回值?什么时候不需要返回值?这里总结如下三点:

  • 如果需要搜索整棵二叉树且不用处理递归返回值,递归函数就不要返回值。(这种情况就是本文下半部分介绍的113.路径总和ii)
  • 如果需要搜索整棵二叉树且需要处理递归返回值,递归函数就需要返回值。 (这种情况在236.二叉树的最近公共祖先中介绍)
  • 如果要搜索其中一条符合条件的路径,那么递归一定需要返回值,因为遇到符合条件的路径了就要及时返回。(本题的情况)

我们要找一条符合条件的路径,遍历的路线,并不要遍历整棵树,所以递归函数需要返回值,可以用bool类型表示。

2.确定终止条件

首先计数器如何统计这一条路径的和呢?

不要去累加然后判断是否等于目标和,那么代码比较麻烦,可以用递减,让计数器count初始为目标和,然后每次减去遍历路径节点上的数值。

如果最后count == 0,同时到了叶子节点的话,说明找到了目标和。

如果遍历到了叶子节点,count不为0,就是没找到。

3.确定单层递归的逻辑

因为终止条件是判断叶子节点,所以递归的过程中就不要让空节点进入递归了。

递归函数是有返回值的,如果递归函数返回True,说明找到了合适的路径,应该立刻再向上返回True。

class TreeNode(object):
   def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
         self.val = val
         self.left = left
         self.right = right

class Solution(object):
    def traversal(self,cur,count):
        if not cur.left and not cur.right and count==0: #遇到叶子节点,且计数为0
            return True
        if not cur.left and not cur.right and count!=0:
            return False

        if cur.left:
            count-=cur.left.val
            if self.traversal(cur.left,count):#如果递归返回值为True,说明找到了路径,返回True
                return True
            count+=cur.left.val  # 回溯
        if cur.right:
            count-=cur.right.val
            if self.traversal(cur.right,count):
                return True
            count+=cur.right.val  # 回溯

        return False 

    def hasPathSum(self, root, targetSum):
        """
        :type root: TreeNode
        :type targetSum: int
        :rtype: bool  # 返回值类型是bool类型
        """
        if not root:
            return False
        return self.traversal(root,targetSum-root.val)  # traversal函数里上来就处理的是根节点的左右子节点,所以要把根节点的值减掉
        
        

113.路径总和ii

给定一个二叉树和一个目标和,找到所有从根节点到叶子节点路径总和等于给定目标和的路径。

# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode(object):
#     def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
#         self.val = val
#         self.left = left
#         self.right = right
class Solution(object):
    def __init__(self):
        self.path=[]
        self.result=[]
    def traversal(self,cur,count):
        if not cur.left and not cur.right and count==0:
            self.result.append(self.path[:])
            return self.result
        if not cur.left and not cur.right and count!=0:  # 此处的if语句删除也没啥影响
            return
        if cur.left:
            self.path.append(cur.left.val)
            count-=cur.left.val
            self.traversal(cur.left,count)
            count+=cur.left.val  # 回溯
            self.path.pop()  # 回溯
        if cur.right:
            self.path.append(cur.right.val)
            count-=cur.right.val
            self.traversal(cur.right,count)
            count+=cur.right.val  # 回溯
            self.path.pop()  # 回溯
        return  # 由于 Python 中的函数默认会返回 None,所以即使没有显式的 return 语句,函数仍然会返回 None。因此,return 语句在这里并不是必需的。
    def pathSum(self, root, targetSum):
        """
        :type root: TreeNode
        :type targetSum: int
        :rtype: List[List[int]]
        """
        if not root:
            return
        self.path.append(root.val)  # 根节点放进路径里
        self.traversal(root,targetSum-root.val)
        return self.result
        

106.从中序与后序遍历序列构造二叉树 

给定两个整数数组 inorder 和 postorder ,其中 inorder 是二叉树的中序遍历, postorder 是同一棵树的后序遍历,请你构造并返回这颗 二叉树 。

思路:

以 后序数组的最后一个元素为切割点,先切中序数组,根据中序数组,反过来再切后序数组。一层一层切下去,每次后序数组最后一个元素就是节点元素。

递归步骤:

  • 第一步:如果数组大小为零的话,说明是空节点了。

  • 第二步:如果不为空,那么取后序数组最后一个元素作为节点元素。

  • 第三步:找到后序数组最后一个元素在中序数组的位置,作为切割点

  • 第四步:切割中序数组,切成中序左数组和中序右数组 (顺序别搞反了,一定是先切中序数组),中序数组相对比较好切,找到切割点(后序数组的最后一个元素)在中序数组的位置,然后切割就可以了

  • 第五步:切割后序数组,切成后序左数组和后序右数组。

    后序数组没有明确的切割元素来进行左右切割,不像中序数组有明确的切割点,切割点左右分开就可以了。

    此时有一个很重的点,就是中序数组大小一定是和后序数组的大小相同的(这是必然)。

    中序数组我们都切成了左中序数组和右中序数组了,那么后序数组就可以按照左中序数组的大小来切割,切成左后序数组和右后序数组

  • 第六步:递归处理左区间和右区间

    # Definition for a binary tree node.
    # class TreeNode(object):
    #     def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
    #         self.val = val
    #         self.left = left
    #         self.right = right
    class Solution(object):
        def buildTree(self, inorder, postorder):
    # 第一步: 特殊情况讨论: 树为空. (递归终止条件)
            if not postorder:
               return None
    
     # 第二步: 后序遍历的最后一个就是当前的中间节点.
            rootvalue=postorder[-1] 
            root=TreeNode(rootvalue)
    
    # 第三步: 找切割点.
            separate_index=inorder.index(rootvalue) #使用index方法在中序数组中找到中间节点的索引
            
    # 第四步: 切割inorder数组. 得到inorder数组的左,右半边.
            left_inorder=inorder[:separate_index]#切片操作,从索引0到索引separate_index的值,左闭右开
            right_inorder=inorder[separate_index+1:]
    
    # 第五步: 切割postorder数组. 得到postorder数组的左,右半边.
    # ?? 重点1: 中序数组大小一定跟后序数组大小是相同的.
            left_postorder=postorder[:len(left_inorder)]
            right_postorder=postorder[len(left_inorder):len(postorder)-1]
    
    # 第六步: 递归
            root.left=self.buildTree(left_inorder,left_postorder)
            root.right=self.buildTree(right_inorder,right_postorder)
    
    # 第七步: 返回答案
            return root
            

1.注意确定切割的标准,是左闭右开,还有左开右闭,还是左闭右闭,这个就是不变量,要在递归中保持这个不变量。

2.使用 index 方法查找 root_val 在 inorder 中的索引,即根节点在中序数组中的位置

3.解释切片操作:

[3:5]: 切片符号表示要包含的索引范围。在 Python 中,起始索引是包含的,而结束索引是不包含的。因此,这个切片操作表示要包括索引 3 到(不包括)5 的元素。

假设 postorder 是 [4, 5, 2, 6, 7, 3, 1]。如果执行 postorder_right = postorder[3:5],那么 postorder_right 将包含值 [6, 7],因为这些是 postorder 数组中索引 3 和 4 的元素(包括索引 3,但不包括索引 5)

105.从前序与中序遍历序列构造二叉树

根据一棵树的前序遍历与中序遍历构造二叉树。

注意: 你可以假设树中没有重复的元素。

class Solution:
    def buildTree(self, preorder: List[int], inorder: List[int]) -> TreeNode:
        # 第一步: 特殊情况讨论: 树为空. 或者说是递归终止条件
        if not preorder:
            return None

        # 第二步: 前序遍历的第一个就是当前的中间节点.
        root_val = preorder[0]
        root = TreeNode(root_val)

        # 第三步: 找切割点.
        separator_idx = inorder.index(root_val)

        # 第四步: 切割inorder数组. 得到inorder数组的左,右半边.
        inorder_left = inorder[:separator_idx]
        inorder_right = inorder[separator_idx + 1:]

        # 第五步: 切割preorder数组. 得到preorder数组的左,右半边.
        # ?? 重点1: 中序数组大小一定跟前序数组大小是相同的.
        preorder_left = preorder[1:1 + len(inorder_left)]
        preorder_right = preorder[1 + len(inorder_left):]

        # 第六步: 递归
        root.left = self.buildTree(preorder_left, inorder_left)
        root.right = self.buildTree(preorder_right, inorder_right)
        # 第七步: 返回答案
        return root