46.二叉树的深度

以下三题都是关于二叉树深度的问题

题目1:输入一棵二叉树,求该树的深度(最大)。

注意:从根结点到叶结点依次经过的结点(含根、叶结点),形成树的一条路径,最长路径的长度为树的深度
解析:
1.递归(左右子树的最大深度+1即为此二叉树的深度)

public int TreeDepth(TreeNode root) {
  if (root == null) return 0;
  int leftDepth = 0, rightDepth = 0;
    //加1是算上根节点
  leftDepth = 1+TreeDepth(root.left);//左子树的最大深度
  rightDepth = 1+TreeDepth(root.right);//右子树的最大深度
  return Math.max(leftDepth, rightDepth);
 }

2.非递归
类似于非递归后序遍历中的做法。具体见代码:

public int TreeDepth1(TreeNode root) {
  if (root == null)   return 0;
  Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
  stack.push(root);
    //countDepth记录迭代过程中树的深度
    //maxDepth二叉树的最大深度
  int countDepth = 1, maxDepth = 0;
  TreeNode node = null;
  while (root!=null||!stack.isEmpty()){
   while (root!= null){
    stack.push(root);
    root = root.left;
    countDepth++;
   }
   TreeNode curnode = stack.peek();
     //当前结点没有右孩子,或该节点右孩子被访问过,回退一个节点
   if (curnode.right==null||curnode.right==node){
    stack.pop();
    node = curnode;
    root = null;
    countDepth--;
   }else{
    root = curnode.right;
   }
   maxDepth = Math.max(maxDepth, countDepth);
  }
  return maxDepth;
 }

题目2:输入一棵二叉树,求该树的最小深度(最小深度是根节点到叶子结点)

解析:这里有个小坑,就是没有左子树或没有右子树的时候,最小深度为左子树的深度或右子树的深度
①如果根节点没有左子树,则其最小深度为右子树的最小深度;
②如果根节点没有右子树,则其最小深度为左子树的最小深度;
③如果根节点均有左子树和右子树,那么最小深度为左子树和右子树中最小的深度;

public int MinTreeDepth(TreeNode root) {
  if (root == null)  return 0;
  int leftDepth = 0, rightDepth = 0;
  if (root.left==null&&root.right!=null){
   return  1+MinTreeDepth(root.right);
  }else if(root.right==null&&root.left!=null){
            return 1+MinTreeDepth(root.left);
  }else{
   return Math.min(1+MinTreeDepth(root.right), 1+MinTreeDepth(root.left));
  }
 }

题目3:输入一棵二叉树,判断该二叉树是否是平衡二叉树。

解析:左右子树的高度差的绝对值不超过1 左子树 右子树均是平衡二叉树
①先计算左子树的最大深度(左子树的高度)和右子树的最大深度(右子树的最大深度);
②如果左子树与右子树中深度差大于1,则不为平衡二叉树;
③分别判断左子树和右子树是否满足依然为平衡二叉树,如果满足则整棵二叉树为平衡二叉树,如果不满足则整棵二叉树为非平衡二叉树;

public boolean IsBalanced_Solution(TreeNode root) {
  if (root == null)  return true;
  int leftDepth = DepthTree(root.left);
  int rigthDepth = DepthTree(root.right);
  if (Math.abs(leftDepth-rigthDepth)>1){
   //如果左右子树的高度差不满足条件,则为非平衡二叉树
   return false;
  }else{
   if (IsBalanced_Solution(root.left)&&IsBalanced_Solution(root.left)){
    //在满足左右二叉树的高度差绝对值不超过1且左右二叉树均为平衡二叉树的条件下,整个二叉树才是平衡二叉树
    return true;
   }else{
    //如果左右子树其中一个为非平衡二叉树,则整个二叉树为非平衡二叉树
    return false;
   }
  }
 }
   //求以该节点为根节点的树的最大深度
 public int DepthTree(TreeNode node){
  if (node==null)  return 0;
  return Math.max(1+DepthTree(node.left), 1+DepthTree(node.right));
 }
计算二叉树的最大深度是算法中一个常见的问题,通常可以通过递归或者迭代的方式实现。下面将分别介绍这两种方法的具体实现。 ### 1. 使用递归的方法 递归是一种直观且简单的方法,其核心思想是:当前节点的深度等于左子树和右子树深度的最大值加上1(当前节点本身的深度)。递归的终止条件是当节点为空时,返回深度0。 以下是基于递归方法的Java代码实现: ```java class TreeNode { int val; TreeNode left; TreeNode right; TreeNode(int val) { this.val = val; } } public class BinaryTreeMaxDepth { 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; } public static void main(String[] args) { // 构建二叉树 TreeNode root = new TreeNode(3); root.left = new TreeNode(9); root.right = new TreeNode(20); root.right.left = new TreeNode(15); root.right.right = new TreeNode(7); BinaryTreeMaxDepth solution = new BinaryTreeMaxDepth(); int maxDepth = solution.maxDepth(root); System.out.println("二叉树的最大深度为:" + maxDepth); } } ``` ### 2. 使用迭代的方法 与递归方法不同,迭代方法使用队列来模拟递归的过程,通过层级遍历的方式计算最大深度。这种方法可以避免递归可能导致的栈溢出问题。 以下是基于迭代方法的Java代码实现: ```java import java.util.LinkedList; import java.util.Queue; class Solution { public int maxDepth(TreeNode root) { if (root == null) { return 0; } Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>(); queue.offer(root); int level = 0; while (!queue.isEmpty()) { int count = queue.size(); level++; while (count > 0) { TreeNode current = queue.poll(); if (current.left != null) { queue.offer(current.left); } if (current.right != null) { queue.offer(current.right); } count--; } } return level; } } ``` ### 方法对比 - **递归方法**:实现简单、代码简洁,但可能在大规模数据的情况下导致栈溢出。 - **迭代方法**:使用队列进行层级遍历,避免了栈溢出的问题,适用于更广泛的数据规模[^1]。 两种方法都能正确计算二叉树的最大深度,选择哪一种取决于具体的应用场景和个人偏好。
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