Leetcode112. 路径总和

本文介绍了112.路径总和问题的两种解决方案:递归方法和广度优先搜索(BFS)方法。递归方法通过逐步减少目标和并检查叶子节点来解决;BFS则利用队列跟踪节点及其路径和,直到找到符合条件的路径。

Every day a leetcode

题目来源:112. 路径总和

解法1:递归

hasPathSum 函数:询问是否存在从当前节点 root 到叶子节点的路径,满足其路径和为 sum。

假定从根节点到当前节点的值之和为 val,我们可以将这个大问题转化为一个小问题:是否存在从当前节点的子节点到叶子的路径,满足其路径和为 targetSum - val。

于是,这个问题可以用递归实现。

退出条件:走到了空结点

当遇到叶子节点时,判断该值是否等于剩余的targetSum。是,返回 true,不是返回 false。

递归判断节点的左子树和右子树,剩余的targetSum=targetSum-root->val。

代码:

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     struct TreeNode *left;
 *     struct TreeNode *right;
 * };
 */


bool hasPathSum(struct TreeNode* root, int targetSum){
    if(root == NULL) return false;
    if(root->left == NULL && root->right == NULL) return root->val == targetSum;
    return hasPathSum(root->left,targetSum-root->val) || hasPathSum(root->right,targetSum-root->val);
}

结果:
在这里插入图片描述

解法2:BFS

使用广度优先搜索的方式,记录从根节点到当前节点的路径和.

使用两个队列,分别存储将要遍历的节点,以及根节点到这些节点的路径和。

代码:

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    bool hasPathSum(TreeNode* root, int targetSum) {
        if(root == NULL) return false;
        queue<TreeNode*> node;
        queue<int> value;
        node.push(root);
        value.push(root->val);
        while(!node.empty())
        {
            TreeNode* curNode=node.front();
            int curValue=value.front();
            node.pop();
            value.pop();
            if(curNode->left == NULL && curNode->right == NULL)
            {
                if(curValue == targetSum) return true;
            }
            if(curNode->left)
            {
                node.push(curNode->left);
                value.push(curValue+curNode->left->val);
            }
            if(curNode->right)
            {
                node.push(curNode->right);
                value.push(curValue+curNode->right->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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