LeetCode111. 二叉树的最小深度

111. 二叉树的最小深度

文章目录

      • [111. 二叉树的最小深度](https://leetcode.cn/problems/minimum-depth-of-binary-tree/)
        • 一、题目
        • 二、题解
          • 方法一:迭代
          • 方法二:递归


一、题目

给定一个二叉树,找出其最小深度。

最小深度是从根节点到最近叶子节点的最短路径上的节点数量。

**说明:**叶子节点是指没有子节点的节点。

示例 1:

LeetCode111. 二叉树的最小深度_第1张图片

输入:root = [3,9,20,null,null,15,7]
输出:2

示例 2:

输入:root = [2,null,3,null,4,null,5,null,6]
输出:5

提示:

  • 树中节点数的范围在 [0, 105]
  • -1000 <= Node.val <= 1000

二、题解

方法一:迭代

算法思路

  1. 首先,我们定义一个辅助队列 deq 来进行广度优先搜索。
  2. 然后,我们判断根节点是否为空。如果为空,说明树是空树,深度为0,直接返回。
  3. 将根节点入队,同时初始化计数器 count 为0,用于记录当前层级的节点个数。
  4. 进入循环,直到队列为空:
    • 获取当前队列的节点个数 size,用于控制当前层级的遍历。
    • 逐个遍历当前层级的节点:
      • 弹出队列头部节点,并判断是否为叶子节点(左右子节点都为空),如果是,直接返回当前深度 count
      • 否则,将非空的左右子节点加入队列。
    • 遍历完当前层级后,count 加1,表示深度加1,即进入下一层级。
  5. 如果循环结束都没有找到叶子节点,则返回计数器 count 作为最小深度。

具体实现

class Solution {
public:
    int minDepth(TreeNode* root) {
        std::deque<TreeNode*> deq;
        if (root == nullptr) return 0;
        deq.push_back(root);
        int count = 0;
        while (!deq.empty()) {
            int size = deq.size();
            count++;
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                TreeNode* node = deq.front();
                deq.pop_front();
                if (node->left == nullptr && node->right == nullptr) {
                    return count;
                }
                if (node->left) deq.push_back(node->left);
                if (node->right) deq.push_back(node->right);
            }
        }
        return count;
    }
};

算法分析

  • 时间复杂度:由于每个节点最多入队出队一次,所以整体时间复杂度为 O(n),其中 n 是树中节点的个数。
  • 空间复杂度:在最坏情况下,队列中最多同时保存一层的所有节点,所以空间复杂度为 O(w),其中 w 是树的最大宽度(即最大层级的节点数)。在平衡二叉树的情况下,宽度约为 n/2,因此空间复杂度可以近似看作 O(n)。
方法二:递归

算法思路

  1. 首先,我们需要处理一些边界情况。当根节点为空时,表示空树,最小深度为0,直接返回即可。
  2. 接着,我们可以利用递归来求解左右子树的最小深度。
  3. 如果当前节点的左子树为空或者右子树为空,那么最小深度就是非空子树的深度(深度大的一侧)加1,因为空子树那一侧肯定不可能有叶子节点(压根没有节点);如果两颗子树都是空子树,那么相当于直接返回1即可(节点为空直接返回0)。
  4. 如果当前节点的左右子树都不为空,那么最小深度就是左右子树的最小深度的较小值再加1,因为这时候两个子树都具有叶子节点,我们要做的就是找离根结点更近的叶子节点

具体实现

class Solution {
public:
    int minDepth(TreeNode* root) {
        // 1. 处理空树情况
        if (root == nullptr) {
            return 0;
        }

        // 2. 递归求解左右子树的最小深度
        int leftMinDepth = minDepth(root->left);
        int rightMinDepth = minDepth(root->right);

        // 3. 处理一空子树或者两空子树的情况
        if (!root->left || !root->right) {
            return max(leftMinDepth, rightMinDepth) + 1;
        }

        // 4. 处理左右子树都不为空的情况
        return min(leftMinDepth, rightMinDepth) + 1;
    }
};

算法分析

  • 时间复杂度:在最坏的情况下,我们需要遍历所有节点,时间复杂度为O(N),其中N为二叉树的节点数。
  • 空间复杂度:递归调用会使用到系统的栈空间,最坏的情况下,二叉树为链状结构,递归的深度为N,空间复杂度为O(N)。

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