Leetcode 112. 路径总和

本文详细解析了LeetCode题目112路径总和的两种解法,包括递归解法和深度优先搜索结合前序遍历的非递归解法,提供了清晰的代码实现,帮助读者理解如何判断二叉树中是否存在从根节点到叶子节点的路径,其路径上的节点值之和等于给定的目标值。

题目

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。

说明: 叶子节点是指没有子节点的节点。

在这里插入图片描述
来自力扣:leetcode 112. 路径总和

解答

解法一:递归

按照前序遍历的顺序递归。

当到达叶子结点的时候,判断此时 sum 是否能被减成 0。

代码
/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public boolean hasPathSum(TreeNode root, int sum) {
        if(root == null) return false;
        if(root.left == null && root.right == null) return sum == root.val;
        return hasPathSum(root.left, sum - root.val) || hasPathSum(root.right, sum - root.val);
    }
}
结果

在这里插入图片描述

解法二:深度搜索+前序遍历

其实就是模拟前序遍历的非递归版。

使用 数据结构,注意 先压右结点,后压左结点 即可。

代码
/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */

class Solution {
    
    class Pair {
        TreeNode node;
        int need;
        
        Pair(TreeNode node, int need) {
            this.node = node;
            this.need = need;
        }
    }
    
    public boolean hasPathSum(TreeNode root, int sum) {
        if(root == null) return false;
        
        LinkedList<Pair> stack = new LinkedList<>();         
        stack.push(new Pair(root, sum));
        while(!stack.isEmpty()) {
            Pair pair = stack.pop();
            TreeNode node = pair.node;
            int need = pair.need;
            
            if(node.left == null && node.right == null && need == node.val) {
                return true;
            }
            
            if(node.right != null) {
                stack.push(new Pair(node.right, need - node.val));
            }
            
            if(node.left != null) {
                stack.push(new Pair(node.left, need - node.val));
            }
        }
        
        return false;
    }
}
结果

在这里插入图片描述

### LeetCode Hot 100 路径总和 III Java 解决方案 #### 方法一:暴力递归法 此方法通过遍历每一个节点并尝试找到从该节点出发的所有可能路径,判断这些路径的和是否等于目标值。 ```java class Solution { int pathnumber; public int pathSum(TreeNode root, long sum) { if (root == null) return 0; Sum(root, sum); pathSum(root.left, sum); pathSum(root.right, sum); return pathnumber; } public void Sum(TreeNode root, long sum) { if (root == null) return; sum -= root.val; if (sum == 0) { pathnumber++; } Sum(root.left, sum); Sum(root.right, sum); } } ``` 这种方法虽然简单直观,但在处理大规模数据时效率较低。对于某些极端情况下的输入,可能会导致性能问题[^1]。 #### 方法二:优化后的前缀和加哈希表 为了提高算法效率,可以采用前缀和的概念加上哈希表来记录已经访问过的节点及其累积值。这样可以在一次深度优先搜索过程中完成计算,而不需要重复遍历子树。 ```java import java.util.HashMap; public class Solution { private HashMap<Long, Integer> prefixSumCount = new HashMap<>(); public int pathSum(TreeNode root, int targetSum) { prefixSumCount.put(0L, 1); return findPath(root, 0L, targetSum); } private int findPath(TreeNode node, long currentSum, int targetSum) { if (node == null) return 0; // 更新当前累计和 currentSum += node.val; // 计算满足条件的数量 int numPathsToCurrentNode = prefixSumCount.getOrDefault(currentSum - targetSum, 0); // 将当前累计和加入map中 prefixSumCount.put(currentSum, prefixSumCount.getOrDefault(currentSum, 0) + 1); // 继续向下探索左右子树 int leftResult = findPath(node.left, currentSum, targetSum); int rightResult = findPath(node.right, currentSum, targetSum); // 移除当前结点的影响以便回溯到父级调用者处继续其他分支的查找工作 prefixSumCount.put(currentSum, prefixSumCount.get(currentSum) - 1); return numPathsToCurrentNode + leftResult + rightResult; } } ``` 这种改进的方法不仅提高了时间复杂度至 O(n),而且空间上也更加高效,适用于更广泛的情况[^2]。 #### 数据约束说明 题目规定了二叉树中的节点数量范围以及各节点取值区间: - 二叉树的节点个数的范围是 [0,1000] - `-10^9 <= Node.val <= 10^9` - `-1000 <= targetSum <= 1000` 因此,在实现解决方案时需要注意数值类型的选取以防止溢出等问题的发生[^3]。
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