题目描述
给定一个二叉树,它的每个节点都存放一个 0-9 的数字,每条从根到叶子节点的路径都代表一个数字。
例如,从根到叶子节点路径 1->2->3 代表数字 123。
计算从根到叶子节点生成的所有数字之和。
说明: 叶子节点是指没有子节点的节点。
示例 1:
输入: [1,2,3]
1
/
2 3
输出: 25
解释:
从根到叶子节点路径 1->2 代表数字 12.
从根到叶子节点路径 1->3 代表数字 13.
因此,数字总和 = 12 + 13 = 25.
示例 2:
输入: [4,9,0,5,1]
4
/
9 0
/
5 1
输出: 1026
解释:
从根到叶子节点路径 4->9->5 代表数字 495.
从根到叶子节点路径 4->9->1 代表数字 491.
从根到叶子节点路径 4->0 代表数字 40.
因此,数字总和 = 495 + 491 + 40 = 1026.
解决思路及复杂度分析
本题是一道经典的二叉树遍历问题,根据题目中所给的含义求解即可。可用递归/栈/队列等方式来解决,以下分别对各个解法进行分析:
解法1:深度优先搜索(递归)
对二叉树进行深度优先搜索,使用递归的方式即可。对于每个节点,计算从父节点传递下来的数字,然后依次访问左右子节点。如果访问到叶节点,则将计算结果加入到最终结果中。时间复杂度为 O(n),其中 n 为节点数。
Java 代码:
class Solution {
public int sumNumbers(TreeNode root) {
if (root == null) {
return 0;
}
return dfs(root, 0);
}
private int dfs(TreeNode node, int prevSum) {
if (node == null) {
return 0;
}
int sum = prevSum * 10 + node.val;
if (node.left == null && node.right == null) {
return sum;
} else {
return dfs(node.left, sum) + dfs(node.right, sum);
}
}
}
解法2:广度优先搜索(迭代)
对二叉树进行广度优先搜索,使用迭代的方式实现。使用两个队列,一个队列保存访问节点,另一个队列保存路径数值。对于每个节点,将其数值乘以 10 并加上父节点传递下来的数值,然后将左右子节点加入队列,重复以上过程。如果访问到叶节点,则将路径数值加入到最终结果中。时间复杂度为 O(n),其中 n 为节点数。
Java 代码:
class Solution {
public int sumNumbers(TreeNode root) {
if (root == null) {
return 0;
}
Queue<TreeNode> nodeQueue = new LinkedList<>();
Queue<Integer> numQueue = new LinkedList<>();
nodeQueue.offer(root);
numQueue.offer(root.val);
int sum = 0;
while (!nodeQueue.isEmpty()) {
TreeNode node = nodeQueue.poll();
int num = numQueue.poll();
if (node.left == null && node.right == null) {
sum += num;
} else {
if (node.left != null) {
nodeQueue.offer(node.left);
numQueue.offer(num * 10 + node.left.val);
}
if (node.right != null) {
nodeQueue.offer(node.right);
numQueue.offer(num * 10 + node.right.val);
}
}
}
return sum;
}
}
解法3:深度优先搜索(栈)
对二叉树进行深度优先搜索,使用栈的方式实现。使用两个栈,一个栈保存访问节点,另一个栈保存路径数值。对于每个节点,将其数值乘以 10 并加上父节点传递下来的数值,然后将左右子节点加入栈,重复以上过程。如果访问到叶节点,则将路径数值加入到最终结果中。时间复杂度为 O(n),其中 n 为节点数。
Java 代码:
class Solution {
public int sumNumbers(TreeNode root) {
if (root == null) {
return 0;
}
Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
Stack<Integer> numStack = new Stack<>();
stack.push(root);
numStack.push(root.val);
int sum = 0;
while (!stack.empty()) {
TreeNode node = stack.pop();
int num = numStack.pop();
if (node.left == null && node.right == null) {
sum += num;
} else {
if (node.right != null) {
stack.push(node.right);
numStack.push(num * 10 + node.right.val);
}
if (node.left != null) {
stack.push(node.left);
numStack.push(num * 10 + node.left.val);
}
}
}
return sum;
}
}
解法4:深度优先搜索(栈,非递归)
对二叉树进行深度优先搜索,使用栈的方式实现。将每个偏左的节点作为根节点进行搜索,同时需要将其值累加到右节点,最后将所有叶节点的值累加即可。时间复杂度为 O(n),其中 n 为节点数。
Java 代码:
class Solution {
public int sumNumbers(TreeNode root) {
if (root == null) {
return 0;
}
int sum = 0;
Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
stack.push(root);
while (!stack.empty()) {
TreeNode node = stack.pop();
if (node.left == null && node.right == null) {
sum += node.val;
}
if (node.right != null) {
node.right.val += node.val * 10;
stack.push(node.right);
}
if (node.left != null) {
node.left.val += node.val * 10;
stack.push(node.left);
}
}
return sum;
}
}
解法5:深度优先搜索(递归,中序遍历)
对二叉树进行深度优先搜索,使用递归的方式实现。使用中序遍历,对于每个节点,将其值累加到 num 中,并往下遍历。如果访问到叶节点,则将路径数值加入到最终结果中。
Java 代码:
class Solution {
private int sum = 0;
public int sumNumbers(TreeNode root) {
if (root == null) {
return 0;
}
inorder(root, 0);
return sum;
}
private void inorder(TreeNode node, int num) {
if (node.left == null && node.right == null) {
sum += num * 10 + node.val;
return;
}
num = num * 10 + node.val;
if (node.left != null) {
inorder(node.left, num);
}
if (node.right != null) {
inorder(node.right, num);
}
}
}