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问题的说明
给出完整的二叉树,求该树的节点数。
说明:
完全二叉树的定义如下。 在完全二叉树中,除了最下层的节点没有被填满的可能性以外,剩下的各层的节点数达到了最大值,最下层的节点集中在该层最左边的几个位置。 如果最下层是第h层,则该层包含1 ̄2 ̄h个节点。
样本:
输入:
1
//
2 3
//
4 5 6
输出: 6
1,DFS解决方案
这个问题是求完全二叉树节点数的最简单的方法之一是DFS,也就是递归解决。 如果当前节点为空,则直接返回0即可,否则返回左侧子节点的个数右侧子节点的个数1。 原理比较简单,直接一行代码就可以了
公共节点树{1}
if (树==空值) )。
返回;
queuetreenodequeue=新建链接列表(;
队列添加(树;
while (! 队列. isempty () )
//poll方法相当于删除队列头的元素
种子节点=队列.保罗(;
system.out.println (节点版);
//如果左侧的子节点不为空,则将其排队
if (节点左!=空值)
queue.add (节点左;
//如果右子节点不为空,则使他排队
if (节点光!=空值)
队列.添加(节点.写入;
}
}
2,BFS解决
描述了二叉树的几种遍历方法373、数据结构-6、树、前序遍历、中序遍历、后序遍历、BFS、DFS,因为它们各自的写法都包含递归和非递归,所以遍历所有节点每个写一次有点多,在这里用BFS写一个。 二叉树的BFS代码如下。
公共节点树{1}
if (树==空值) )。
返回;
queuetreenodequeue=新建链接列表(;
队列添加(树;
while (! 队列. isempty () )
//poll方法相当于删除队列头的元素
种子节点=队列.保罗(;
system.out.println (节点版);
//如果左侧的子节点不为空,则将其排队
if (节点左!=空值)
queue.add (节点左;
//如果右子节点不为空,则使他排队
if (节点光!=空值)
队列.添加(节点.写入;
}
}对其进行改造,数一下节点的数量
公共计数节点(种子根目录)。
if (根==空值) )。
返回0;
int计数=0;
queuetreenodequeue=新建链接列表(;
队列添加(根;
while (! 队列. isempty () )
//poll方法相当于删除队列头的元素
种子节点=队列.保罗(;
出局; //计算节点的个数
if (节点左!=空值)
queue.add (节点左;
if (节点光!=空值)
队列.添加(节点.写入;
}
返回计数;
}
p>3,从hxdxss找树的高度
题中对完全二叉树的描述已经很清晰了,如果我们还是用上面的两种方式一个个遍历的话,效果明显不是很好,可以考虑下面这种方式
先计算树的高度height,然后计算右子树的高度
1,如果右子树的高度等于height-1,说明hxdxss是满二叉树(如下图所示),可以通过公式(2^(height-1))-1计算即可,不需要全部遍历,然后再通过递归的方式计算右子树……,
2,如果右子树的高度不等于height-1,说明右子树是满二叉树(如下图所示),只不过比上面那种少了一层,也就是height-2,也可以通过公式(2^(height-2))-1计算,然后再通过递归的方式计算hxdxss……,
搞懂了上面的原理,代码就简单多了
public int countNodes(TreeNode root) { //计算树的高度, int height = treeHeight(root); //如果树是空的,或者高度是1,直接返回 if (height == 0 || height == 1) return height; //如果右子树的高度是树的高度减1,说明hxdxss是满二叉树, //hxdxss可以通过公式计算,只需要递归右子树就行了 if (treeHeight(root.right) == height - 1) { //注意这里的计算,hxdxss的数量是实际上是(1 << (height - 1))-1, //不要把根节点给忘了,在加上1就是(1 << (height - 1)) return (1 << (height - 1)) + countNodes(root.right); } else { //如果右子树的高度不是树的高度减1,说明右子树是满二叉树,可以通过 //公式计算右子树,只需要递归hxdxss就行了 return (1 << (height - 2)) + countNodes(root.left); } } //计算树的高度 private int treeHeight(TreeNode root) { return root == null ? 0 : 1 + treeHeight(root.left); }或者我们还可以把它改为非递归的
public int countNodes(TreeNode root) { int count = 0, height = treeHeight(root); while (root != null) { //如果右子树的高度是树的高度减1,那么hxdxss就是满二叉树 if (treeHeight(root.right) == height - 1) {//hxdxss是满二叉树 count += 1 << height - 1; root = root.right; } else {//右子树是满二叉树 count += 1 << height - 2; root = root.left; } height--; } return count; } //计算树的高度 private int treeHeight(TreeNode root) { return root == null ? 0 : 1 + treeHeight(root.left);4,从右子树找树的高度
上面是先计算二叉树的高度,它是从左子节点一直往下走,找到树的高度。还可以换种思路从树的右子节点往下走,找到树的高度,原理都差不多,代码中有详细注释,就不在过多介绍
public int countNodes(TreeNode root) { if (root == null) return 0; //计算高度,注意这里不是树的实际高度 int height = treeHeight(root); if (treeHeight(root.left) == height) {//hxdxss是满二叉树,通过公式计算 return (1 << height) + countNodes(root.right); } else {//右子树是满二叉树,通过公式计算 return (1 << height - 1) + countNodes(root.left); } } //计算树的高度,注意这个结果不是树的实际高度,如果树是满二叉树,他就是树的 //高度,如果不是满二叉树,他就是树的高度减1 private int treeHeight(TreeNode root) { return root == null ? 0 : 1 + treeHeight(root.right);//注意这里遍历的是树的右结点5,总结
二叉树的遍历方式除了之前讲373,数据结构-6,树中的前序,中序,后续,以及BFS以外,还有莫里斯的前中后3种遍历方式。这些遍历方式有的还包含递归以及非递归等多种写法,如果都写一遍的话答案就非常多了。但这里说的是完全二叉树,我们可以根据完全二叉树的特性来计算,没必要把所有的节点都要遍历一遍。
二叉树常见的几种遍历方式(包括前序,中序,后序,DFS,BFS)在第373题都有过介绍,并且都有递归和非递归等多种实现方式。关于二叉树的莫里斯(Morris)的3种遍历方式后面有时间也会做介绍,期待大家一块学习。