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二叉树最大最小深度的递归非递归实现

二叉树最大最小深度的递归非递归实现

作者: KM_0d16 | 来源:发表于2019-04-27 20:31 被阅读0次

    一、二叉树最大深度

    二叉树的最大深度是根节点到叶子节点的最大长度

    1.1 最大深度的递归实现

    传入根节点,得到左右子树的高度,取较大值。然后不停的递归即可。这里需要注意的是如果不是空结点返回的是深度+1.
    就比如一颗二叉树
     1
    2  3
    传入根节点1,不为空
    传入左孩子结点(左孩子结点的左右孩子均为空,则返回0)
    传入右孩子结点(右孩子结点的左右孩子均为空,则返回0)
    最终返回0
    显然是不对的。因为子树的根节点即使没有左右孩子,高度也应该为1
    下面是实现代码:

      public static int maxDeepRecrusion(BTNode node) {
            if (node == null) {
                return 0;
            }
            int leftDeep = maxDeepRecrusion(node.leftChild);
            int rightDeep = maxDeepRecrusion(node.rightChild);
            //加1是因为要把每个字数的根节点也算进去
            return leftDeep > rightDeep ? (leftDeep + 1) : (rightDeep + 1);
        }
    

    1.2 最大深度的非递归实现

    前面我们介绍的最大宽度利用的是层次遍历的思路,得到了每一层的结点数量,在此基础上我们只需要每层+1即可得到最大深度

    public static int maxDeep(BTNode node) {
            //如果为空
            if(node == null){
                return 0;
            }
            int maxDeep = 0, width;
            ArrayDeque<BTNode> queue = new ArrayDeque<>();
            //根节点入队
            queue.add(node);
            while (!queue.isEmpty()) {
                width = queue.size();
                //每遍历一层深度+1
                maxDeep += 1;
                //注意这里循环的次数是width,出队的仅仅是每一层的元素
                for (int i = 0; i < width; i++) {
                    BTNode nodeTemp = queue.poll();
                    if (nodeTemp.leftChild != null) {
                        queue.add(nodeTemp.leftChild);
                    }
                    if(nodeTemp.rightChild != null) {
                        queue.add(nodeTemp.rightChild);
                    }
                }
            }
            return maxDeep;
        }
    

    二、二叉树的最小深度

    二叉树的最小深度即为是根节点到叶子节点的最小长度

    2.1 最小深度的递归实现

    1. 如果根节点为空,则最小深度为0
    2. 如果只有一个根节点(根节点的左右子树为空),则最小深度为1
    3. 如果左子树为空,右子树不为空,最小深度为1+右子树的最小深度
    4. 如果右子树为空,左子树不为空,最小深度为1+左子树的最小深度
    5. 如果左右子树都不为空,则最小深度为1+左右子树最小深度中的较小值
      我们由此可得代码:
    public static int minDeepRecrusion(BTNode node) {
            if(node == null) {
                return 0;
            }
            if (node.leftChild == null) return minDeepRecrusion(node.rightChild) + 1;
            if (node.rightChild == null) return minDeepRecrusion(node.leftChild) + 1;
            return Math.min(minDeepRecrusion(node.leftChild),minDeepRecrusion(node.rightChild))+1;
        }
    

    其实之前的递归代码也可以省去变量,用这种Math.min()的方式。
    当我们使用递归的方式求最小深度的时候要考虑到一种情况,如果根节点左孩子一个结点,右孩子深度为1000,那么递归方法仍然会去遍历1000次,所以从效率上来讲是很浪费资源的,下面介绍的非递归实现方式就不会出现这个问题

    2.2 最小深度的非递归实现

    非递归最小深度也是在层次遍历的基础上,上一步我们已经得到了最大深度的层次遍历,我们只需要在此基础上加上条件,当出现叶子结点的时候结束遍历,返回当前深度即可。

    public static int minDeep(BTNode node) {
            //如果为空
            if(node == null){
                return 0;
            }
            int minDeep = 0, width;
            ArrayDeque<BTNode> queue = new ArrayDeque<>();
            //根节点入队
            queue.add(node);
            while (!queue.isEmpty()) {
                width = queue.size();
                //若每一层的宽度大于maxWidth,则重新赋值
                minDeep += 1;
                //注意这里循环的次数是width,出队的仅仅是每一层的元素
                for (int i = 0; i < width; i++) {
                    BTNode nodeTemp = queue.poll();
                    //左右均为空表明是叶子结点
                    if(nodeTemp.rightChild == null && nodeTemp.leftChild == null){
                        return minDeep;
                    }
                    if (nodeTemp.leftChild != null) {
                        queue.add(nodeTemp.leftChild);
                    }
                    if(nodeTemp.rightChild != null) {
                        queue.add(nodeTemp.rightChild);
                    }
                }
            }
            return minDeep;
        }
    

    三、测试代码

      /**
         * 构建二叉树
         *          3
         *       2     4
         *    5   2   2  4
         * 5
         * @param args
         */
        public static void main(String[] args) {
            int[] a = {3, 2, 4, 5, 2, 2, 4, 5};
            //利用数组创建完全二叉树
            BTNode root = BTNodeUtil.createBTNodebyArray(a);
            System.out.println("二叉树的层次遍历为:");
            level(root);
            System.out.println();
            System.out.println("该二叉树的递归最大深度为:" + maxDeepRecrusion(root));
            System.out.println("该二叉树的非递归最大深度为:" + maxDeep(root));
            System.out.println("该二叉树的递归最小深度为:" + minDeepRecrusion(root));
            System.out.println("该二叉树的递归最小深度为:" + minDeep(root));
        }
    

    输出为

    二叉树的层次遍历为:
    3 2 4 5 2 2 4 5 
    该二叉树的递归最大深度为:4
    该二叉树的非递归最大深度为:4
    该二叉树的递归最小深度为:3
    该二叉树的递归最小深度为:3
    

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