LeetCode112. 路径总和

本文探讨了二叉树中寻找从根节点到叶子节点的路径,使得路径上所有节点值之和等于给定目标和的问题。通过递归和广度优先搜索两种方法解析,提供了详细的代码实现。
路径总和
题目描述

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。

示例:
给定如下二叉树,以及目标和 sum = 22,

          5
         / \
        4   8
       /   / \
      11  13  4
     /  \      \
    7    2      1

返回 true, 因为存在目标和为 22 的根节点到叶子节点的路径 5->4->11->2。

解题思路

这个题可以用递归,也可以用广度优先搜索。

代码

1.递归

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    bool hasPathSum(TreeNode* root, int sum) {
        if(root==nullptr)//root是否为空
            return false;
        if(root->right==nullptr&&root->left==nullptr)
        //到达叶子节点
        {
            if(root->val==sum)
                return true;
        }
        return hasPathSum(root->left,sum-root->val)||hasPathSum(root->right,sum-root->val);
        //左子树和右子树
    }
};

2.广度优先搜索

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    bool hasPathSum(TreeNode* root, int sum) {
        if(root==nullptr)//如果root为空指针,直接返回false
            return false;
        queue<int>que1;//用来保存节点的值得和
        queue<TreeNode*>que2;//保存节点
        int now1;//当前的和
        TreeNode* now2;//当前节点
        que1.push(root->val);//初始化队列
        que2.push(root);
        while(!que2.empty())
        {
            now1=que1.front();//当前和
            que1.pop();//出队
            now2=que2.front();//当前状态
            que2.pop();//出队
            if(now2->left==nullptr&&now2->right==nullptr)
            //到达叶子节点
            {
                if(now1==sum)//和正好与sum相等
                    return true;//返回true
            }
            if(now2->left!=nullptr)//left不为空
            {
                que1.push(now1+now2->left->val);
                //加上left的值入队
                que2.push(now2->left);
                //left入队
            }
            if(now2->right!=nullptr)//right不为空
            {
                que1.push(now1+now2->right->val);
                //加上right入队
                que2.push(now2->right);
                //right入队
            }
        }
        //队列已经空了还没找到,说明没有那种情况
        return false;
    }
};
### 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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