【LeetCode】124. 二叉树中的最大路径和（困难）

一、题目描述

给定一个非空二叉树，返回其最大路径和。

本题中，路径被定义为一条从树中任意节点出发，达到任意节点的序列。该路径至少包含一个节点，且不一定经过根节点。

示例 1:

输入: [1,2,3]

       1
      / \
     2   3

输出: 6

示例 2:

输入: [-10,9,20,null,null,15,7]

   -10
   / \
  9  20
    /  \
   15   7

输出: 42

二、解题思路 & 代码

递归

首先，考虑实现一个简化的函数 maxGain(node)，该函数计算二叉树中的一个节点的最大贡献值，具体而言，就是在以该节点为根节点的子树中寻找以该节点为起点的一条路径，使得该路径上的节点值之和最大。

具体而言，该函数的计算如下。

1. 空节点的最大贡献值等于 0。

2. 非空节点的最大贡献值等于节点值与其子节点中的最大贡献值之和（对于叶节点而言，最大贡献值等于节点值）。

# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.left = None
#         self.right = None

class Solution:
    def __init__(self):
        self.maxSum = float("-inf")

    def maxPathSum(self, root: TreeNode) -> int:
        def maxGain(node):
            if not node:
                return 0

            # 递归计算左右子节点的最大贡献值
            # 只有在最大贡献值大于 0 时，才会选取对应子节点
            leftGain = max(maxGain(node.left), 0)
            rightGain = max(maxGain(node.right), 0)
            
            # 节点的最大路径和取决于该节点的值与该节点的左右子节点的最大贡献值
            priceNewpath = node.val + leftGain + rightGain
            
            # 更新答案
            self.maxSum = max(self.maxSum, priceNewpath)
        
            # 返回节点的最大贡献值
            return node.val + max(leftGain, rightGain)
   
        maxGain(root)
        return self.maxSum

复杂度分析

1. 时间复杂度：O(N)，其中 N 是二叉树中的节点个数。对每个节点访问不超过 2 次。

2. 空间复杂度：O(N)，其中 N 是二叉树中的节点个数。空间复杂度主要取决于递归调用层数，最大层数等于二叉树的高度，最坏情况下，二叉树的高度等于二叉树中的节点个数。

参考：

1. LeetCode官方题解