代码随想录–二叉树

二叉树

二叉树--二叉树的递归遍历

题目：

• 144.二叉树的前序遍历(opens new window)

• 145.二叉树的后序遍历(opens new window)

• 94.二叉树的中序遍历

  题解：

  前序遍历

  class Solution {
      public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
          List<Integer> result = new ArrayList<Integer>();
          preorder(root, result);
          return result;
      }
  
      public void preorder(TreeNode root, List<Integer> result) {
          if (root == null) {
              return;
          }
          result.add(root.val);
          preorder(root.left, result);
          preorder(root.right, result);
      }
  }
  

  中序遍历

  class Solution {
      public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
          List<Integer> res = new ArrayList<>();
          inorder(root, res);
          return res;
      }
  
      void inorder(TreeNode root, List<Integer> list) {
          if (root == null) {
              return;
          }
          inorder(root.left, list);
          list.add(root.val);             // 注意这一句
          inorder(root.right, list);
      }
  }
  

  后续遍历

  class Solution {
      public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
          List<Integer> res = new ArrayList<>();
          postorder(root, res);
          return res;
      }
  
      void postorder(TreeNode root, List<Integer> list) {
          if (root == null) {
              return;
          }
          postorder(root.left, list);
          postorder(root.right, list);
          list.add(root.val);             // 注意这一句
      }
  }
  

  解析：递归遍历，前序遍历：根左右遍历。中序遍历：左根右。后续遍历：左右根。

二叉树--二叉树的迭代遍历

题目：

• 144.二叉树的前序遍历(opens new window)
• 94.二叉树的中序遍历(opens new window)
• 145.二叉树的后序遍历

题解：

前序遍历

class Solution {
    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

class Solution {
    public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> result = new ArrayList<>();
        if (root == null){
            return result;
        }
        Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
        TreeNode cur = root;
        while (cur != null || !stack.isEmpty()){
           if (cur != null){
               stack.push(cur);
               cur = cur.left;
           }else{
               cur = stack.pop();
               result.add(cur.val);
               cur = cur.right;
           }
        }
        return result;
    }
}

后序遍历：

class Solution {
    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.pop();
            result.add(node.val);
            if (node.left != null){
                stack.push(node.left);
            }
            if (node.right != null){
                stack.push(node.right);
            }
        }
        Collections.reverse(result);
        return result;
    }
}

解析：

前序遍历：

前序遍历如图所示：

中序遍历如图所示：

后续遍历类似。

二叉树--二叉树的层序遍历

题目：力扣题目链接

给你二叉树的根节点 root ，返回其节点值的 层序遍历 。 （即逐层地，从左到右访问所有节点）。

示例 1：

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

输入：root = [1]
输出：[[1]]
示例 3：

输入：root = []
输出：[]

题解：

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<List<Integer>> resList= new ArrayList<List<Integer>>();
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        check(root);
        return resList;
    }
    public void check(TreeNode node){
        if(node ==null){
            return;
        }
       Queue<TreeNode> que= new LinkedList<TreeNode>();
       que.offer(node);
       while(!que.isEmpty()){
         List<Integer> itemList= new ArrayList<Integer>();
         int len=que.size();
         while(len>0){
          TreeNode tmpNode = que.poll();
          itemList.add(tmpNode.val); 
            if(tmpNode.left!=null){
                que.offer(tmpNode.left); 
            }
            if(tmpNode.right!=null){
                que.offer(tmpNode.right);
            }
            len--;
         } 
         resList.add(itemList);
       }

    }
}

解析：

借助队列：

用一个list集合嵌套一个list集合里面包含每一层的数值，借助队列，把根元素加到队列里面，统计队列里面元素个数，弹出一个元素，加到tmplist集合里面，再把弹出元素的左右节点（如果有）加入队列，len--，直到把原始队列里面元素全部弹完，len=0.然后把这一层的元素加到resList队列里面，不断遍历循环，直到队列为空结束，最后返回reslist，实现二叉树的层序遍历。

二叉树--翻转二叉树

题目：

力扣题目链接

翻转一棵二叉树。

题解：

迭代法：

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public TreeNode invertTree(TreeNode root) {
        if(root==null){
            return null;
        }
       ArrayDeque<TreeNode> deque= new ArrayDeque<>();
       deque.offer(root);
       while(!deque.isEmpty()){
       int size=deque.size();
       while(size-->0){
          TreeNode node= deque.poll();
          swap(node);
          if(node.left!=null){
              deque.offer(node.left);
          }
          if(node.right!=null){
              deque.offer(node.right);
          }
       }
       }
       return root;
    }

    public void swap(TreeNode root){
        TreeNode t=root.left;
        root.left=root.right;
        root.right=t;
    }
}

解析：

ArrayDeque的介绍：

ArrayDeque是 Deque接口的一个实现，使用了可变数组，所以没有容量上的限制。同时， ArrayDeque是线程不安全的，在没有外部同步的情况下，不能再多线程环境下使用。
ArrayDeque是 Deque的实现类，可以作为栈来使用，效率高于 Stack；也可以作为队列来使用，效率高于 LinkedList。
ArrayDeque 是 Java 集合中双端队列的数组实现，双端队列的链表实现（LinkedList）
需要注意的是， ArrayDeque不支持 null值。

用ArrayDeque当作一个队列，先把根节点放入队列中，当队列不为空，且队列中元素大于0时，先弹出一个元素，把这个元素的左右子树进行交换，当存在左子树或右子树的情况，则依次加入队列中

递归法：

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
     public TreeNode invertTree(TreeNode root) {
        if(root==null){
            return null;
        }
     invertTree(root.left);
     invertTree(root.right);
     swapChildren(root);
        return root;
    }

    private void swapChildren(TreeNode root) {
        TreeNode tmp = root.left;
        root.left = root.right;
        root.right = tmp;
    }
}

解析：当根节点不存在时返回null，存在则把根的左子树放入递归操作，然后在把右子树放入递归操作，接着执行交换的方法。递归完成后，也完成了反转的逻辑。

二叉树--对称二叉树

题目：力扣题目链接

给定一个二叉树，检查它是否是镜像对称的。

题解：

递归法：

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
        return compare(root.left,root.right);
    }
    private boolean compare(TreeNode left,TreeNode right){
        if(left==null&&right!=null){
            return false;
        }
        if(left!=null&&right==null){
            return false;
        }
        if(left==null&&right==null){
            return true;
        }
        if(left.val!=right.val){
            return false;
        }
        //比较外侧
        boolean compareOutside= compare(left.left,right.right);
        //比较内测
        boolean compareInside= compare(left.right,right.left);
        return compareOutside&&compareInside;
    }
}

解析：把不对称或对称的情况进行判断返回，分别递归比较外侧和内测，最后返回内外侧即可。

迭代法：使用双端队列，相当于两个栈

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
    Deque<TreeNode> deque = new LinkedList<>();
    deque.offerFirst(root.left);
    deque.addLast(root.right);
    while(!deque.isEmpty()){
       TreeNode leftNode= deque.pollFirst();
       TreeNode rightNode=deque.pollLast();
       if(leftNode==null&&rightNode==null){
           continue;
       }
        if(leftNode==null||rightNode==null||leftNode.val!=rightNode.val){
            return false;
        }
        deque.offerFirst(leftNode.left);
        deque.offerFirst(leftNode.right);
        deque.offerLast(rightNode.right);
        deque.offerLast(rightNode.left);
    }
    return true;
    }
}

解析：双端队列往头插入根节点的左节点，往尾插入根节点的右节点，在栈不为空的情况下，分别从两端弹出，然后判断对称条件进行返回，最后往栈里头部插入左节点的左节点，再往头部插入左节点的右节点，继续往尾部插入右节点的右节点，最后往尾部插入右节点的左节点，使弹出的两个元素全为外侧或全为内侧进行检查是否为轴对称。，当栈为空时，表示二叉树中所有元素进行了轴对称检查。

迭代法：使用普通队列：

public boolean isSymmetric3(TreeNode root) {
        Queue<TreeNode> deque = new LinkedList<>();
        deque.offer(root.left);
        deque.offer(root.right);
        while (!deque.isEmpty()) {
            TreeNode leftNode = deque.poll();
            TreeNode rightNode = deque.poll();
            if (leftNode == null && rightNode == null) {
                continue;
            }
//            if (leftNode == null && rightNode != null) {
//                return false;
//            }
//            if (leftNode != null && rightNode == null) {
//                return false;
//            }
//            if (leftNode.val != rightNode.val) {
//                return false;
//            }
            // 以上三个判断条件合并
            if (leftNode == null || rightNode == null || leftNode.val != rightNode.val) {
                return false;
            }
            // 这里顺序与使用Deque不同
            deque.offer(leftNode.left);
            deque.offer(rightNode.right);
            deque.offer(leftNode.right);
            deque.offer(rightNode.left);
        }
        return true;
    }

解析：同上面

二叉树--二叉树的最大深度

题目：力扣题目链接

给定一个二叉树，找出其最大深度。

二叉树的深度为根节点到最远叶子节点的最长路径上的节点数。

说明: 叶子节点是指没有子节点的节点。

示例：
给定二叉树 [3,9,20,null,null,15,7]，

3

/
9 20
/
15 7
返回它的最大深度 3 。

题解：递归法：

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

解析：如果根节点为空最大深度为0，根节点不为空时，分别递归左子树和右子树，最后选择深度较大者加上根节点则为二叉树的最大深度。

题解：迭代法：

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public int maxDepth(TreeNode root) {
       if(root==null){
           return 0;
       }
      Deque<TreeNode> deque= new LinkedList();
      deque.offer(root);
      int depth=0;
      while(!deque.isEmpty()){
          int size=deque.size();
          depth++;
          for(int i=0;i<size;i++){
              TreeNode node=deque.poll();
              if(node.left!=null){
                  deque.offer(node.left);
              }
              if(node.right!=null){
                  deque.offer(node.right);
              }
          }
      }
      return depth;
    }
}

解析：无根节点时，深度为0。有根节点，用双端队列解决此题，先把根节点放入队列中，当队列不为空时，深度加一

遍历出队列的大小，遍历size次，当左节点不为空时，队列中加入左节点，右节点不为空时，队列加入右节点。不断循环遍历直到队列为空，返回深度。

二叉树--N叉树的最大深度

题目：力扣题目链接(opens new window)

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。

例如，给定一个 3叉树 :

我们应返回其最大深度，3

题解：递归法：

/*
// Definition for a Node.
class Node {
    public int val;
    public List<Node> children;

    public Node() {}

    public Node(int _val) {
        val = _val;
    }

    public Node(int _val, List<Node> _children) {
        val = _val;
        children = _children;
    }
};
*/

class Solution {
    public int maxDepth(Node root) {
        if(root==null){
            return 0;
        }
        int depth=0;
        if(root.children != null){
            for(Node child:root.children){
                depth=Math.max(depth,maxDepth(child));
            }
        }
    return depth+1;
    }
}

解析：根节点为空返回0，不为空，当根的子节点不为空时，遍历出每个节点，把这个节点进行递归，比较出最大深度。

迭代法：

/*
// Definition for a Node.
class Node {
    public int val;
    public List<Node> children;

    public Node() {}

    public Node(int _val) {
        val = _val;
    }

    public Node(int _val, List<Node> _children) {
        val = _val;
        children = _children;
    }
};
*/

class Solution {
    public int maxDepth(Node root) {
    if(root==null){
        return 0;
    }
    int depth=0;
    Queue<Node> que= new LinkedList<>();
    que.add(root);
    while(!que.isEmpty()){
        depth++;
        int len=que.size();
        while(len>0){
           Node node= que.poll();
           for (int i = 0; i < node.children.size(); i++)
                    if (node.children.get(i) != null) 
                   que.offer(node.children.get(i));
                   len--;
               }
           }
                 return depth;
        }
    }

二叉树--二叉树的最小深度

题目：力扣题目链接(opens new window)

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:

给定二叉树 [3,9,20,null,null,15,7],

返回它的最小深度 2

题解：递归法：

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public int minDepth(TreeNode root) {
        if(root==null){
            return 0;
        }
       int leftDepth= minDepth(root.left);
       int rightDepth=minDepth(root.right);
       if(root.left==null){
           return rightDepth+1;
       }
       if(root.right==null){
           return leftDepth+1;
       }
       return Math.min(leftDepth, rightDepth) + 1;
    }
}

解析：递归遍历根节点的左节点和右节点，如果根的左节点为空，则深度为右节点的深度加1，如果根的右节点为空，则深度为左节点深度加1

题解：迭代法：

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public int minDepth(TreeNode root) {
       if(root==null){
           return 0;
       }
      Deque<TreeNode> deque= new LinkedList<>();
      deque.offer(root);
      int depth=0;
      while(!deque.isEmpty()){
         int size= deque.size();
         depth++;
         for(int i=0;i<size;i++){
             TreeNode poll=deque.poll();
             if(poll.left==null&&poll.right==null){
                 return depth ;
             }
             if(poll.left!=null){
                 deque.offer(poll.left);
             }
             if(poll.right!=null){
                 deque.offer(poll.right);
             }
         }
      }
      return depth;
    }
}

题解：使用队列解题，先把根节点放入队列中，声明出深度，当队列不为空时，深度加1，遍历放入队列中的元素，弹出一个元素，如果发现是叶子节点，则返回该深度，如果发现弹出节点poll的左节点不为空，则加入队列里面，右节点不为空则加到队列里面，直到遍历完成，返回对应的最小深度。

二叉树--完全二叉树的节点个数

题目：力扣题目链接(opens new window)

给出一个完全二叉树，求出该树的节点个数。

示例 1：

• 输入：root = [1,2,3,4,5,6]
• 输出：6

示例 2：

• 输入：root = []
• 输出：0

示例 3：

• 输入：root = [1]
• 输出：1

提示：

• 树中节点的数目范围是[0, 5 * 10^4]

• 0 <= Node.val <= 5 * 10^4

• 题目数据保证输入的树是 完全二叉树

  

题解：递归法

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public int countNodes(TreeNode root) {
        if(root==null){
            return 0;
        }
        return countNodes(root.left)+countNodes(root.right)+1;
    }
}

解析：递归根的左节点和根的右节点得出最后的节点个数再加1即可

题解：迭代法

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public int countNodes(TreeNode root) {
        if(root==null){
            return 0;
        }
       Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        int result=0;
        while(!queue.isEmpty()){
            int size = queue.size();
            while(size-->0){
               TreeNode node= queue.poll();
               result++;
               if(node.left!=null){
                   queue.offer(node.left);
               }
               if(node.right!=null){
                   queue.offer(node.right);
               }
            }
        }
      return result;
    }
}

解析：利用迭代法，使用一个队列，队列中先加入根节点，定义总数变量，当队列不为空时，，先拿到队列的个数，当队列个数大于1时，先让size-1，弹出一个元素，节点个数加1，当弹出的节点的左节点不为空时，则加入队列中，当弹出节点右节点不为空时，则加入到队列中，不断的去迭代，最后统计出最后的个数。

二叉树--平衡二叉树

题目：力扣题目链接(opens new window)

给定一个二叉树，判断它是否是高度平衡的二叉树。

本题中，一棵高度平衡二叉树定义为：一个二叉树每个节点 的左右两个子树的高度差的绝对值不超过1。

示例 1:

给定二叉树 [3,9,20,null,null,15,7]

返回 true 。

示例 2:

给定二叉树 [1,2,2,3,3,null,null,4,4]

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public boolean isBalanced(TreeNode root) {
        return getHeight(root)!=-1;
    }
    private int getHeight(TreeNode root){
        if(root==null){
            return 0;
        }
        int LeftHeight=getHeight(root.left);
        if(LeftHeight==-1){
            return -1;
        }
        int RightHeight = getHeight(root.right);
        if(RightHeight==-1){
            return -1;
        }
        if(Math.abs(LeftHeight-RightHeight)>1){
            return -1;
        }
        return Math.max(LeftHeight,RightHeight) + 1;
    }
}

解析：首先设计当获取二叉树的高度不是-1时，则返回正确，否则不满足要求。编写函数，首先如果根节点也没有，直接返回0，且满足要求。然后再把根的递归查左节点的高度，如果高度为-1，则不满足平衡二叉树，直接返回-1，根的右节点也是这样。接着如果左节点的高度和右节点的高度相差超过了1，则不是高度平衡的二叉树返回-1。否则是一个高度平衡二叉树，返回对应的高度。

二叉树--二叉树的所有路径

题目：

力扣题目链接(opens new window)

给定一个二叉树，返回所有从根节点到叶子节点的路径。

说明: 叶子节点是指没有子节点的节点。

示例:

题解：递归法

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<String> binaryTreePaths(TreeNode root) {
      List<String> res= new ArrayList<>();//最终要存的
      if(root==null){
          return res;
      }
      List<Integer> paths= new ArrayList<>();//结果路径
      traversal(root,res,paths);
      return res;
    }
    public void traversal(TreeNode root,List<String> res,List<Integer> paths){
        paths.add(root.val);
        if(root.left==null&&root.right==null){
           StringBuilder sb= new StringBuilder();
           for(int i=0;i<paths.size()-1;i++){
               sb.append(paths.get(i)).append("->");
           }
           sb.append(paths.get(paths.size()-1));
           res.add(sb.toString());
           return;
        }
        if (root.left != null) { 
            traversal(root.left, res,paths);
            paths.remove(paths.size() - 1);// 回溯
        }
        if (root.right != null) { 
            traversal(root.right, res,paths); 
            paths.remove(paths.size() - 1);// 回溯
        }
    }
}

解析：定义一个最终存的list和结果路径的list，先把根的值放入结果路径的list，当根的左节点和右节点都为空时，定义一个StringBuilder开始追加内容，把一个路径上的前size-1个节点放入paths里面并且每个节点加上->，最后额外加上最后一个节点，把这一整个路径放入最终集合res里面，返回即可，如果root的左节点或者右节点不为空时，则开始递归，并且回溯，递归一个回溯一个。最终完成了返回从根节点到叶子节点的路径。

原文链接：https://www.cnblogs.com/zixiangm/p/17260297.html