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[二叉树] 路径总和三

[二叉树] 路径总和三

作者: 铜炉 | 来源:发表于2021-03-11 20:41 被阅读0次

    前言

    路径总和相关题目是将回溯和二叉树融合到一起的应用,今天就主要感受一下回溯在二叉树中的使用。

    题目

    路径总和三

    //给定一个二叉树,它的每个结点都存放着一个整数值。 
    //
    // 找出路径和等于给定数值的路径总数。 
    //
    // 路径不需要从根节点开始,也不需要在叶子节点结束,但是路径方向必须是向下的(只能从父节点到子节点)。 
    //
    // 二叉树不超过1000个节点,且节点数值范围是 [-1000000,1000000] 的整数。 
    //
    // 示例: 
    //
    // root = [10,5,-3,3,2,null,11,3,-2,null,1], sum = 8
    //
    //      10
    //     /  \
    //    5   -3
    //   / \    \
    //  3   2   11
    // / \   \
    //3  -2   1
    //
    //返回 3。和等于 8 的路径有:
    //
    //1.  5 -> 3
    //2.  5 -> 2 -> 1
    //3.  -3 -> 11
    // 
    

    题目拆解

    其实应该吧路径总和三道题放到一起来做,递进的感觉会更强,但是今天时间来不及了,就姑且先把第三题列出来,明天在写这个系列。

    首先分析分析一下这道题的根本诉求,是求总共有多少种情况,一半这种要求接,一共有多少种路啊,一共有多少种组合啊,一共有多少种...什么的,大概率是回溯没跑了,比如经典的八王后,所以,先把核心的算法思路明确,这道题是一个回溯题。

    确认回溯了,那就要进行剪枝和递归,这道题的节点取值范围正负数都有,求和和目标值相同,那么剪枝的判断也就只剩下节点为空的之后,就不再往下走了。

    剩下的就是回溯的具体思路,虽然是在二叉树中的应用,但也不要太慌张,如果是一维的数组,这个题下我们怎么处理呢?无非也是这么几步

    • 1、从头开始往后加,刚好加到目标值了,记录一个值,然后不要停下继续往下走,因为可能存在1,2,3,-1,1这样的情况,所以达到目标值也要继续走下去。
    • 2、走到头,一节一节往回退,在探索别的路线。
    • 3、退到头了,往前进一步。
    • 4、循环1-3的步骤。

    二叉树和普通的回溯区别就在于这第二步,二叉树还是有探索空间的,所以往回退一步的时候,要换个方向继续走下去。

    思路分析到这里,我写出了第一版代码

    代码错误版本

        public void dfs(TreeNode root, int sum, int curr) {
            if (root == null) return;
            int currSum = curr - root.val;
            if (currSum == 0) {
                count++;
            } else {
                dfs(root.left, sum, currSum);
                dfs(root.right, sum, currSum);
            }
            dfs(root.left, sum, sum);
            dfs(root.right, sum, sum);
    
        }
    

    其实思路看起来也没啥问题,每一层得到一个数,我就减一下,减到0了,就算到了终点,结果++,但是少思考了两个点,一个是上面说的不要停下,导致结果变少;另外一个,就是回溯的状态清除有误,回复为初始状态,导致最后的计算结果增多;

    思考一会之后,发现了一个本质的问题,我没有办法区分1,2,3 和 1,2,3,-1,1;也没有办法区分是从那个节点开始计算的,这条链路上加了多少个点,看过了多少风景,我都不知道,那么实现起来就会变得很困难,所以这时候也转化了一下思路,需要引入动态规划了。

    我们需要维护一个状态,来标记每一个节点前的路径和结果,白话就是走到一个节点了,前面的节点有多少种累加结果?举个例子
    1,2,3,4,5
    在3节点的位置,他前面的路径状态一共有3种,1+2 = 3;0 + 2= 2,0 + 0 = 0;
    实际上我们也不关心是谁加谁等于谁,我们关心的只是和为3有几种情况,和为2有几种情况,所以这个状态只需要存储所有前缀和及这个前缀和对应的数量即可。参考了几位大神的代码,最终版本的代码如下

    代码

    class Solution {
        private int count = 0;
    
        public int pathSum(TreeNode root, int sum) {
            Map<Integer, Integer> sum2Count = new HashMap<>();
            sum2Count.put(0, 1);
            dfs(root, sum2Count, sum, 0);
            return count;
    
    
        }
    
        public void dfs(TreeNode root, Map<Integer, Integer> sum2Count, int sum, int ssum) {
            // 剪枝
            if(root == null) return;
            // 记录当前结果
            int currSum = ssum + root.val;
            // 累加到结果中
            count += sum2Count.getOrDefault(currSum - sum, 0);
            // 将当前结果添加到前缀和中
            sum2Count.put(currSum, sum2Count.getOrDefault(currSum, 0) + 1);
    
            // 不要停,往下走
            dfs(root.left, sum2Count, sum, currSum);
            // 回溯到这里,换个方向继续走
            dfs(root.right, sum2Count, sum, currSum);
            // 清空状态,回到上一层
            sum2Count.put(currSum, sum2Count.get(currSum) - 1);
        }
    

    总结

    总结一下这个题解,今天难得题解写的不是很顺畅,写完以后读起来,感觉也不是很便于其他同学去理解这道题,更多还是自己对题目本身的设想,不够有结构和建设性,这点需要再优化一下。

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