树的算法总结

2023-11-12

写在前言

(感谢代码随想录博主 博主是c++代码,此刷题总结是java代码,下文是我学习博主刷题记录的笔记)
递归三部曲:

  1. 找终止条件:什么时候递归到头了?
  2. 思考返回值,每一级递归应该向上返回什么信息?
  3. 单步操作应该怎么写?因为递归就是大量的调用自身的重复操作,因此从宏观上考虑,只用想想单步怎么写就行了,左树和右树应该看成一个整体,即此时树一共三个节点:root,root.left,root.right。

1.二叉树的遍历

1.递归版本

1.前序遍历;先访问根结点,然后再访问左子树,最后访问右子树
2.中序遍历;先访问左子树,中间访问根节点,最后访问右子树。此种方式遍历结果,会使结点有序
3.后序遍历;先访问左子树,再访问右子树,最后访问根节点

	//使用3中方式遍历,获取整个树中的所有值
    public void values(TreeNode root) {
   
        preErgodic(root);
        midErgodic(root);
        afterErgodic(root);
    }

    /**
     * 前序遍历实现步骤:
     * 1.打印当前节点;
     * 2.找到当前结点的左子树,如果不为空,递归遍历左子树
     * 3.找到当前结点的右子树,如果不为空,递归遍历右子树
     */
    private void preErgodic(TreeNode node) {
   
        if (node == null) return;//如果当前节点为空,就直接返回
       	System.out.println(node.val);//保存当前节点的值
        if (node.left != null) preErgodic(node.left);//遍历左边
        if (node.right != null) preErgodic(node.right);//遍历右边
    }

    /**
     * 中序遍历实现步骤:
     * 1.找到当前结点的左子树,如果不为空,递归遍历左子树
     * 2.打印当前节点;
     * 3.找到当前结点的右子树,如果不为空,递归遍历右子树
     */
    private void midErgodic(TreeNode node) {
   
        if(node==null) return;
        if(node.left!=null) midErgodic(node.left);
       	System.out.println(node.val);//保存当前节点的值
        if(node.right!=null) midErgodic(node.right);
    }


    /**
     * 后序遍历实现步骤:
     * 1.找到当前结点的左子树,如果不为空,递归遍历左子树
     * 2.找到当前结点的右子树,如果不为空,递归遍历右子树
     * 3.打印当前节点;
     */
    private void afterErgodic(TreeNode node) {
   
        if(node == null) return;
        if(node.left!=null) afterErgodic(node.left);
        if(node.right!=null) afterErgodic(node.right);
       	System.out.println(node.val);
    }

2.非递归版本

思想:使用栈,因为递归版本就是系统帮你压栈,则可以想到我们使用非递归版本可以自己手动压栈。

前序遍历:使用一个栈,先把根节点压入进去,然后开始弹栈,然后压入当前节点的右节点,然后再压左节点,因为先进后出嘛,右节点先进去,则后打印 因为是栈 右节点先压入 说明后出来

  public void pre(TreeNode root){
   
        if (root == null) return;
        Stack<TreeNode> stack=new Stack<>();
        stack.push(root);
        while (!stack.isEmpty()){
   
            TreeNode curNode = stack.pop();
            System.out.print(curNode.val+" ");//处理节点
            if(curNode.right!=null) stack.push(curNode.right);
            if(curNode.left!=null) stack.push(curNode.left);
        }
    }

中序遍历:也是用一个栈,先把树的左节点全部压入进去,压完左节点就开始弹出一个当前节点,然后处理打印,并让当前节点指向它的右节点,继续循环,如果当前节点为null,就不能压栈,继续出栈

 public void mid(TreeNode root){
   
        if (root == null) return;
        Stack<TreeNode> stack=new Stack<>();
        while (!stack.isEmpty() || root!=null){
   
            //如果当前节点不为Null,压栈
            if(root !=null){
   
                stack.push(root);
                root=root.left;//让当前节点指向它的左子树
            } else {
   
                root = stack.pop();
                System.out.print(root.val+" ");//处理节点
                root=root.right;//让当前节点指向它的右子树
            }
        }
    }

后序遍历:使用2个栈。stack先压入根节点,然后开始弹出,弹出后将当前节点放到stackNode栈中。如果当前节点有左节点,就压入左节点,如果有右节点,则压入右节点。最后打印stackNode栈就是后序遍历的顺序

 public void after(TreeNode root){
   
        if (root == null) return;
        Stack<TreeNode> stack=new Stack<>();
        Stack<TreeNode> stackNode=new Stack<>();
        stack.push(root);
        while (!stack.isEmpty()){
   
            TreeNode curNode = stack.pop();
            stackNode.push(curNode);
            if(curNode.left!=null) stack.push(curNode.left);
            if(curNode.right!=null) stack.push(curNode.right);
        }
        while (!stackNode.isEmpty())
            System.out.print(stackNode.pop().val+" ");
    }

3.层次遍历

实现步骤:
1.创建队列,存储每一层的结点;
2.使用循环从队列中弹出一个结点:
2.1获取当前结点的key;
2.2如果当前结点的左子结点不为空,则把左子结点放入到队列中
2.3如果当前结点的右子结点不为空,则把右子结点放入到队列中

public Queue<Integer> layerErgodic(){
   
        Queue<Integer> values=new ArrayDeque<>();
        ArrayDeque<TreeNode> queue=new ArrayDeque<TreeNode>();
        queue.add(root);//让根节点进入队列
        while (!queue.isEmpty()){
   
            //进入了循环,说明该队列中还有结点,则将该队首出队,保存到values中
            TreeNode node = queue.remove();
            values.add(node.val);
            if(node.left!=null) queue.add(node.left);
            if(node.right!=null) queue.add(node.right);
        }
        return values;
    }

层次遍历进阶版:按层次输入元素:

	public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
   
            if(root==null) return new ArrayList<>();
            ArrayDeque<TreeNode> queue=new ArrayDeque<TreeNode>();
            queue.add(root);
            List<List<Integer>> lists=new ArrayList<>();
            while (!queue.isEmpty()){
   
                List<Integer> layer=new ArrayList<>();
                //进入了循环,说明该队列中还有结点,则将该队首出队,保存到每层的layer中
                int count=queue.size();//用于保存每一层的元素节点个数
                while (count>0){
   
                    TreeNode node = queue.poll();
                    layer.add(node.val);
                    if(node.left!=null) queue.add(node.left);
                    if(node.right!=null) queue.add(node.right);
                    count--;
                }
                lists.add(layer);
            }
            return lists;
        }

找到树最后一行的第一个数

 public int findBottomLeftValue(
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