练习题（2024/5/6）

1路径总和 II

给你二叉树的根节点 root 和一个整数目标和 targetSum ，找出所有 从根节点到叶子节点 路径总和等于给定目标和的路径。

叶子节点 是指没有子节点的节点。

示例 1：

输入：root = [5,4,8,11,null,13,4,7,2,null,null,5,1], targetSum = 22
输出：[[5,4,11,2],[5,8,4,5]]

示例 2：

输入：root = [1,2,3], targetSum = 5
输出：[]

示例 3：

输入：root = [1,2], targetSum = 0
输出：[]

提示：

树中节点总数在范围 [0, 5000] 内
-1000 <= Node.val <= 1000
-1000 <= targetSum <= 1000

思路：

.路径总和ii要遍历整个树，找到所有路径，所以递归函数不要返回值

定义数据结构：首先定义了一个 Solution 类，其中包含了私有成员变量 result 和 path，分别用于存放最终结果和当前路径。
递归遍历：通过递归方式遍历二叉树的每个节点，从根节点开始向下遍历。递归函数 traversal 的参数包括当前节点指针 cur 和距离目标和还剩余的 count。
叶子节点检查：在递归过程中，如果当前节点是叶子节点且剩余目标和 count 为 0，说明找到了一条满足条件的路径，将该路径添加到结果中。
路径更新与回溯：在遍历过程中，将经过的节点值添加到 path 数组中，同时更新剩余目标和 count。然后递归遍历左右子树。在递归返回后，需要回溯，即将最后一个节点值移出 path 数组，以便尝试其他路径。
路径总和函数：pathSum 函数是对递归遍历的入口函数，首先清空之前的结果和路径，然后将根节点的值加入初始路径，并调用 traversal 函数开始递归遍历。

代码：

// 定义 Solution 类
class Solution {
private:
    vector<vector<int>> result; // 存放最终结果的二维数组
    vector<int> path; // 存放当前路径的节点值的一维数组
    
    // 递归遍历函数，参数为当前节点指针 cur 和距离目标和还剩余的 count
    void traversal(TreeNode* cur, int count) {
        // 如果当前节点是叶子节点且 count 等于 0，将当前路径添加到结果中
        if (cur->left == nullptr && cur->right == nullptr && count == 0) {
            result.push_back(path);
            return;
        }
        
        // 递归遍历左子树
        if (cur->left) {
            path.push_back(cur->left->val); // 将左子节点值加入路径
            count -= cur->left->val; // 更新剩余目标和
            traversal(cur->left, count); // 递归遍历左子树
            count += cur->left->val; // 恢复剩余目标和
            path.pop_back(); // 移除最后一个节点值，回溯
        }
        
        // 递归遍历右子树
        if (cur->right) {
            path.push_back(cur->right->val); // 将右子节点值加入路径
            count -= cur->right->val; // 更新剩余目标和
            traversal(cur->right, count); // 递归遍历右子树
            count += cur->right->val; // 恢复剩余目标和
            path.pop_back(); // 移除最后一个节点值，回溯
        }
    }

public:
    // 求解路径总和的函数，参数为根节点指针 root 和目标和 targetSum
    vector<vector<int>> pathSum(TreeNode* root, int targetSum) {
        result.clear(); // 清空之前的结果
        path.clear(); // 清空之前的路径
        if (root == nullptr) return result; // 如果根节点为空，直接返回空结果
        
        path.push_back(root->val); // 将根节点的值加入初始路径
        traversal(root, targetSum - root->val); // 调用递归遍历函数
        
        return result; // 返回结果数组
    }
};

2从中序与后序遍历序列构造二叉树

给定两个整数数组 inorder 和 postorder ，其中 inorder 是二叉树的中序遍历， postorder 是同一棵树的后序遍历，请你构造并返回这颗 二叉树 。

示例 1:

输入：inorder = [9,3,15,20,7], postorder = [9,15,7,20,3]
输出：[3,9,20,null,null,15,7]

示例 2:

输入：inorder = [-1], postorder = [-1]
输出：[-1]

提示:

1 <= inorder.length <= 3000
postorder.length == inorder.length
-3000 <= inorder[i], postorder[i] <= 3000
inorder 和 postorder 都由不同的值组成
postorder 中每一个值都在 inorder 中
inorder 保证是树的中序遍历
postorder 保证是树的后序遍历

思路：

一层一层切割，就应该想到了递归。

一共分以下几步：

如果数组大小为零的话，说明是空节点了。
如果不为空，那么取后序数组最后一个元素作为节点元素。
如果当前节点是叶子节点（后序数组大小为1），直接创建该节点并返回。
找到当前节点在中序遍历数组中的位置，以此位置作为左右子树的分界点。
切割中序遍历数组，得到左子树和右子树的中序数组。
舍弃后序遍历数组末尾元素，因为这个元素作为当前节点。
根据左子树中序数组的大小，切割后序遍历数组，得到左子树和右子树的后序数组。
递归构建左子树和右子树。
将左子树和右子树连接到当前节点的左右孩子上。

代码的解题思路：

递归函数： traversal 函数是一个递归函数，用于构建二叉树。它接受两个参数：inorder 是中序遍历数组，postorder 是后序遍历数组。
基准情况： 如果后序遍历数组为空，说明当前子树为空，直接返回空指针。
根节点： 后序遍历数组的最后一个元素是当前子树的根节点。在每次递归调用中，我们取出后序遍历数组的最后一个元素作为当前子树的根节点，并创建一个 TreeNode 对象。
叶子节点： 如果后序遍历数组的大小为 1，说明当前节点是叶子节点，直接返回当前节点。
中序遍历中的根节点位置： 我们在中序遍历数组中找到根节点的位置，以便将中序数组分割为左子树和右子树。
切割中序数组： 使用根节点在中序遍历数组中的位置来切割中序数组，以得到左子树和右子树的中序遍历数组。
舍弃后序遍历数组末尾元素： 后序遍历数组的最后一个元素是根节点，所以在递归调用左右子树构建后，我们需要舍弃后序遍历数组的末尾元素，以便构建左右子树。
切割后序数组： 使用左子树的中序数组的大小来切割后序数组，以得到左子树和右子树的后序遍历数组。
递归构建左右子树： 分别对左子树和右子树进行递归调用，构建左右子树，并将它们分别连接到当前节点的左右孩子。
主函数： buildTree 是主函数，用于检查输入数组的有效性，并调用 traversal 函数来构建整个二叉树。

代码：

class Solution {
private:
    // 定义递归函数，用于构建二叉树
    TreeNode* traversal (vector<int>& inorder, vector<int>& postorder) {
        // 如果后序遍历数组为空，返回空指针
        if (postorder.size() == 0) return NULL;

        // 后序遍历数组最后一个元素，即当前子树的根节点值
        int rootValue = postorder[postorder.size() - 1];
        TreeNode* root = new TreeNode(rootValue);

        // 如果当前节点是叶子节点，直接返回该节点
        if (postorder.size() == 1) return root;

        // 找到当前根节点在中序遍历数组中的位置
        int delimiterIndex;
        for (delimiterIndex = 0; delimiterIndex < inorder.size(); delimiterIndex++) {
            if (inorder[delimiterIndex] == rootValue) break;
        }

        // 切割中序数组，左闭右开区间：[0, delimiterIndex)
        vector<int> leftInorder(inorder.begin(), inorder.begin() + delimiterIndex);
        // [delimiterIndex + 1, end)
        vector<int> rightInorder(inorder.begin() + delimiterIndex + 1, inorder.end() );

        // 舍弃后序遍历数组末尾元素，因为该元素是当前树的根节点
        postorder.resize(postorder.size() - 1);

        // 切割后序数组
        // 依然左闭右开，使用左中序数组大小作为切割点
        // [0, leftInorder.size)
        vector<int> leftPostorder(postorder.begin(), postorder.begin() + leftInorder.size());
        // [leftInorder.size(), end)
        vector<int> rightPostorder(postorder.begin() + leftInorder.size(), postorder.end());

        // 递归构建左右子树
        root->left = traversal(leftInorder, leftPostorder);
        root->right = traversal(rightInorder, rightPostorder);

        return root;
    }
public:
    // 主函数，用于构建二叉树
    TreeNode* buildTree(vector<int>& inorder, vector<int>& postorder) {
        // 如果中序遍历数组或后序遍历数组为空，返回空指针
        if (inorder.size() == 0 || postorder.size() == 0) return NULL;
        // 调用递归函数
        return traversal(inorder, postorder);
    }
};

3合并二叉树

给你两棵二叉树： root1 和 root2 。

想象一下，当你将其中一棵覆盖到另一棵之上时，两棵树上的一些节点将会重叠（而另一些不会）。你需要将这两棵树合并成一棵新二叉树。合并的规则是：如果两个节点重叠，那么将这两个节点的值相加作为合并后节点的新值；否则，不为 null 的节点将直接作为新二叉树的节点。

返回合并后的二叉树。

注意: 合并过程必须从两个树的根节点开始。

示例 1：

输入：root1 = [1,3,2,5], root2 = [2,1,3,null,4,null,7]
输出：[3,4,5,5,4,null,7]

示例 2：

输入：root1 = [1], root2 = [1,2]
输出：[2,2]

提示：

两棵树中的节点数目在范围 [0, 2000] 内
-104 <= Node.val <= 104

思路：

递归函数： mergeTrees 函数是一个递归函数，用于合并两棵二叉树。它接受两个参数 root1 和 root2，分别表示两棵待合并的二叉树的根节点。
基准情况： 如果 root1 为空，说明第一棵树为空，直接返回 root2；如果 root2 为空，说明第二棵树为空，直接返回 root1。
递归合并左子树和右子树： 对于当前节点，递归地合并它们的左子树和右子树，分别调用 mergeTrees 函数，将合并后的左子树和右子树连接到当前节点的左孩子和右孩子上。
合并当前节点的值： 将两棵树当前节点的值相加，并更新到 root1 节点上。
返回根节点： 返回合并后的第一棵树的根节点 root1。

代码：

class Solution {
public:
    // 合并两棵二叉树
    TreeNode* mergeTrees(TreeNode* root1, TreeNode* root2) {
        // 如果第一棵树为空，返回第二棵树
        if (root1 == nullptr) return root2;
        
        // 如果第二棵树为空，返回第一棵树
        if (root2 == nullptr) return root1;
        
        // 递归合并左子树
        root1->left = mergeTrees(root1->left, root2->left);
        // 递归合并右子树
        root1->right = mergeTrees(root1->right, root2->right); // 修正此处的错误
        
        // 合并当前节点的值
        root1->val += root2->val;
        
        // 返回合并后的第一棵树的根节点
        return root1;
    }
};

4按日期分组销售产品

SQL Schema

Pandas Schema

表 Activities：

+-------------+---------+
| 列名         | 类型    |
+-------------+---------+
| sell_date   | date    |
| product     | varchar |
+-------------+---------+
该表没有主键(具有唯一值的列)。它可能包含重复项。
此表的每一行都包含产品名称和在市场上销售的日期。

编写解决方案找出每个日期、销售的不同产品的数量及其名称。
每个日期的销售产品名称应按词典序排列。
返回按 sell_date 排序的结果表。
结果表结果格式如下例所示。

示例 1:

输入：
Activities 表：
+------------+-------------+
| sell_date  | product     |
+------------+-------------+
| 2020-05-30 | Headphone   |
| 2020-06-01 | Pencil      |
| 2020-06-02 | Mask        |
| 2020-05-30 | Basketball  |
| 2020-06-01 | Bible       |
| 2020-06-02 | Mask        |
| 2020-05-30 | T-Shirt     |
+------------+-------------+
输出：
+------------+----------+------------------------------+
| sell_date  | num_sold | products                     |
+------------+----------+------------------------------+
| 2020-05-30 | 3        | Basketball,Headphone,T-shirt |
| 2020-06-01 | 2        | Bible,Pencil                 |
| 2020-06-02 | 1        | Mask                         |
+------------+----------+------------------------------+
解释：
对于2020-05-30，出售的物品是 (Headphone, Basketball, T-shirt)，按词典序排列，并用逗号 ',' 分隔。
对于2020-06-01，出售的物品是 (Pencil, Bible)，按词典序排列，并用逗号分隔。
对于2020-06-02，出售的物品是 (Mask)，只需返回该物品名。

思路：

从 Activities 表中查询销售日期(sell_date)和产品(product)信息。
使用 count(distinct product) 函数计算每个销售日期下售出的产品的数量，并将结果命名为 num_sold。
使用 group_concat(distinct product order by product asc separator ',') 函数将每个销售日期下售出的产品按照产品名字升序排列，并以逗号分隔合并成一个字段，命名为 products。
使用 group by sell_date 将结果按照销售日期分组。
使用 order by sell_date 将结果按照销售日期进行升序排序。

group_concat 是一种用于将查询结果集中的多行合并成单行的函数，通常用于将多行数据合并成一行展示。它可以用在 SELECT 查询中，在 GROUP BY 子句的聚合函数中使用。

下面是一个示例用法：

SELECT 
    department_id,
    GROUP_CONCAT(employee_name ORDER BY hire_date SEPARATOR ', ') AS employees
FROM 
    employees
GROUP BY 
    department_id;

在上面的例子中，假设 employees 表包含了部门ID和雇员名字等信息，通过使用 group_concat 函数按照部门ID分组，将每个部门的雇员名字合并成一行，并按照入职日期排序以逗号分隔显示

代码：

select sell_date,count(distinct product) as num_sold,
group_concat(distinct product order by product asc separator ',')
as products
from Activities
group by sell_date
order by sell_date