Binary Tree Paths

本文介绍了一种使用深度优先搜索算法遍历二叉树并获取从根节点到叶子节点所有路径的方法。通过递归函数实现路径的构建与记录,并采用string类型存储路径。

本次的題目要求尋找樹根到葉子的所有路徑,並以string的方式輸出。基本思想上我所採用深度優先搜索算法(DP)解決樹的問題。

Given a binary tree, return all root-to-leaf paths.

For example, given the following binary tree:

   1
 /   \
2     3
 \
  5

All root-to-leaf paths are:

["1->2->5", "1->3"]
首先給出對樹節點的結構:

struct TreeNode {
      int val;
      TreeNode *left;
      TreeNode *right;    

TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
  };

先給出主要搜索函數,創建存儲每一條路徑的vector path,初始先判斷根否為NULL,如果為空的話則返回當前path,我創建輔助搜索路徑的函數方便構想,其中利用DP算法實現。用to_string函數是為了將int類型轉換成string。

vector<string> binaryTreePaths(TreeNode* root) {
    vector<string> path;
    if(!root) 

return path;
    
    dp(path, root, to_string(root->val));
    return path;
}


在輔助搜索路徑的函數中,先判斷當前的樹節點有沒有左或右的孩子,如果都有則將當前節點以及之前紀錄的節點加入path的路徑紀錄中並返回。

如果否,則分別利用左右孩子繼續調用dp函數,直到判斷到中止。每次調用的時候都將入當前路徑已集結點的字符串,在終止處才將其存入path中。

void dp(vector<string>& path, TreeNode* root, string t) {
    if(!root->left && !root->right) {
        path.push_back(t);
        return;
    }


    if(root->left) 

dp(path, root->left, t + "->" + to_string(root->left->val));
    if(root->right)

dp(path, root->right, t + "->" + to_string(root->right->val));
}


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以下是一个简单的二叉树实现的Java代码,包含了输出所有直径及其路径长度的方法: ```java public class BinaryTree<T> { private Node<T> root; // 构造函数 public BinaryTree(Node<T> root) { this.root = root; } // 节点类 private static class Node<T> { private T data; private Node<T> left; private Node<T> right; public Node(T data) { this.data = data; this.left = null; this.right = null; } } // 输出所有直径及其路径长度 public static <T> void diameterAll(BinaryTree<T> bitree) { if (bitree.root == null) { System.out.println("Binary tree is empty."); return; } List<List<Node<T>>> paths = new ArrayList<>(); List<Integer> diameters = new ArrayList<>(); findPaths(bitree.root, paths, new ArrayList<>()); calculateDiameters(bitree.root, paths, diameters); for (int i = 0; i < diameters.size(); i++) { System.out.println("Diameter: " + diameters.get(i) + ", Path: "); for (Node<T> node : paths.get(i)) { System.out.print(node.data + " "); } System.out.println(); } } // 查找所有路径 private static <T> void findPaths(Node<T> node, List<List<Node<T>>> paths, List<Node<T>> path) { if (node == null) { return; } path.add(node); if (node.left == null && node.right == null) { paths.add(new ArrayList<>(path)); } else { findPaths(node.left, paths, path); findPaths(node.right, paths, path); } path.remove(path.size() - 1); } // 计算直径 private static <T> int calculateDiameters(Node<T> node, List<List<Node<T>>> paths, List<Integer> diameters) { if (node == null) { return 0; } int leftHeight = calculateDiameters(node.left, paths, diameters); int rightHeight = calculateDiameters(node.right, paths, diameters); int diameter = leftHeight + rightHeight; diameters.add(diameter); return Math.max(leftHeight, rightHeight) + 1; } public static void main(String[] args) { // 创建二叉树示例 Node<Integer> node1 = new Node<>(1); Node<Integer> node2 = new Node<>(2); Node<Integer> node3 = new Node<>(3); Node<Integer> node4 = new Node<>(4); Node<Integer> node5 = new Node<>(5); node1.left = node2; node1.right = node3; node2.left = node4; node3.right = node5; BinaryTree<Integer> bitree = new BinaryTree<>(node1); // 输出所有直径及其路径长度 diameterAll(bitree); } } ``` 这段代码使用了二叉树的先序遍历来查找所有路径,然后计算每个路径的直径。最后,输出每个直径及其路径长度。以上是一个简单的实现,你可以根据自己的需求进行修改和扩展。
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