1123. 最深叶节点的最近公共祖先 – DFS
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题目描述:

给你一个有根节点 root 的二叉树,返回它 最深的叶节点的最近公共祖先

回想一下:

  • 叶节点 是二叉树中没有子节点的节点
  • 树的根节点的 深度0,如果某一节点的深度为 d,那它的子节点的深度就是 d+1
  • 如果我们假定 A 是一组节点 S最近公共祖先S 中的每个节点都在以 A 为根节点的子树中,且 A 的深度达到此条件下可能的最大值。

示例 1:

img

输入:root = [3,5,1,6,2,0,8,null,null,7,4]
输出:[2,7,4]
解释:我们返回值为 2 的节点,在图中用黄色标记。
在图中用蓝色标记的是树的最深的节点。
注意,节点 6、0 和 8 也是叶节点,但是它们的深度是 2 ,而节点 7 和 4 的深度是 3 。

示例 2:

输入:root = [1]
输出:[1]
解释:根节点是树中最深的节点,它是它本身的最近公共祖先。

示例 3:

输入:root = [0,1,3,null,2]
输出:[2]
解释:树中最深的叶节点是 2 ,最近公共祖先是它自己。

提示:

  • 树中的节点数将在 [1, 1000] 的范围内。
  • 0 <= Node.val <= 1000
  • 每个节点的值都是 独一无二 的。

解法一:DFS

算法思路:

可以采取自底向上的方法,把每一棵子树都看成一个子问题,对于每棵子树,我们需要分析:

  • 这颗子树最深节点的深度,也就是这颗子树的高度。
  • 这颗子树的最深节点的最近公共祖先 lca。

假设子树的根节点为 node,node 的左子树的高度为 leftHeight ,右子树的高度为 rightHeight,有以下三种情况:

  • 如果 leftHeight > rightHeight,那么子树的高度为 leftHeight + 1,lca 是左子树的 lca。
  • 如果 leftHeight < rightHeight,那么子树的高度为 rightHeight + 1,lca 是右子树的 lca。
  • 如果 leftHeight = rightHeight,那么子树的高度为 leftHeight + 1,lca 就是 node。

示例一如下图:

image-20230906153108546

代码实现:

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public TreeNode lcaDeepestLeaves(TreeNode root) {
        return dfs(root).getValue();
    }

    private Pair<Integer, TreeNode> dfs(TreeNode node){
        if(node == null){
            return new Pair<>(0, null);
        }

        Pair<Integer, TreeNode> left = dfs(node.left);
        Pair<Integer, TreeNode> right = dfs(node.right);
        
        if(left.getKey() > right.getKey()){
            return new Pair<>(left.getKey() + 1, left.getValue());
        }
        if(left.getKey() < right.getKey()){
            return new Pair<>(right.getKey() + 1, right.getValue());
        }
        return new Pair<>(left.getKey() + 1, node);
    }
}

复杂度分析:

时间复杂度: O(n),每个节点都会访问一次。

空间复杂度: O(n),最坏情况下,二叉树是一条链,递归需要O(n)的栈空间。

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