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问题描述
DFS(深度优先搜索)方案
BFS(广度优先搜索)方案
总结
力扣(LeetCode)上的题目111是关于二叉树的最小深度问题。这个问题可以通过深度优先搜索(DFS)和广度优先搜索(BFS)两种方法来解决。下面我将分别对这两种方法进行讲解。
问题描述
给定一个二叉树,找出它的最小深度。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。
本题还有一个误区,题目中说的是: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。,注意是叶子节点。
什么是叶子节点,左右都为空的节点才是叶子节点!
DFS(深度优先搜索)方案
DFS是一种自顶向下的搜索策略,它从根节点开始,尽可能深地搜索树的分支。在这个问题中,我们可以递归地遍历二叉树的每个节点,直到到达叶子节点。
- 基本情况:如果当前节点为空,返回0。
- 递归:分别对当前节点的左子树和右子树调用DFS,获取它们的最小深度。
- 比较:比较左子树和右子树的深度,取较小者加1(当前节点的深度)。
function minDepth(root) {
// 基本情况:如果根节点为空,返回0,因为空树的深度是0
if (root === null) {
return 0;
}
// 如果左子树为空,只考虑右子树的深度
if (root.left === null) {
return minDepth(root.right) + 1; // 递归调用右子树,并将深度加1
}
// 如果右子树为空,只考虑左子树的深度
if (root.right === null) {
return minDepth(root.left) + 1; // 递归调用左子树,并将深度加1
}
// 如果左右子树都不为空,比较左右子树的深度,选择较小的深度,然后加1
return Math.min(minDepth(root.left), minDepth(root.right)) + 1;
}
root
:当前正在考虑的节点。root.left
和root.right
:当前节点的左子节点和右子节点。minDepth(root.left)
和minDepth(root.right)
:递归调用函数本身,分别计算左子树和右子树的最小深度。Math.min(...)
:选择两个深度中的较小值。+1
:因为我们在计算从根节点到叶子节点的路径长度,所以每经过一个节点,深度就加1。
递归的美妙之处在于它能够自然地处理树结构,每次递归调用都处理树的一个分支,直到达到叶子节点,然后逐层返回,直到得到整个树的最小深度。这种方法直观且易于理解,特别是对于树结构的问题。
BFS(广度优先搜索)方案
BFS是一种自底向上的搜索策略,它从根节点开始,逐层遍历树的所有节点。在这个问题中,我们可以使用队列来实现BFS。
-
空树处理:如果根节点为空,直接返回0,因为空树的最小深度是0。
-
初始化队列:创建一个队列
q
,并将根节点及其深度1作为队列的第一个元素。这里的1表示根节点到自身的“深度”。 -
广度优先搜索:使用一个
while
循环来遍历队列,直到队列为空。这个循环利用了广度优先搜索(BFS)的策略,逐层访问树中的节点。 -
节点处理:在循环中,每次从队列中取出一个节点及其对应的深度。使用解构赋值
const [n, l] = q.shift();
来获取队列中的第一个元素。 -
叶子节点判断:检查取出的节点
n
是否没有左子节点和右子节点(!n.left && !n.right
)。如果是叶子节点,说明找到了从根到叶子的最短路径,返回当前的深度l
。 -
子节点入队:如果当前节点不是叶子节点,检查它的左子节点和右子节点。如果存在左子节点,将其和新的深度(当前深度加1)一起加入队列。同样,如果存在右子节点,也将其和新的深度加入队列。
-
循环继续:重复步骤5-7,直到队列为空,此时意味着已经访问了所有可能的最短路径,并找到了最小深度。
var minDepth = function (root) {
if (!root) {
return 0;
}
const q = [[root, 1]];
while (q.length) {
const [n, l] = q.shift();
if (!n.left && !n.right) {
return l;
}
if (n.left) q.push([n.left, l + 1]);
if (n.right) q.push([n.right, l + 1]);
}
};
总结
DFS和BFS都是解决这个问题的有效方法。DFS的优点是代码简单,但可能在某些情况下效率不如BFS。BFS通常更直观,因为它逐层遍历树,而且对于这个问题,BFS可以更快地找到最小深度,因为它会在找到第一个叶子节点时立即停止搜索。然而,BFS需要额外的存储空间来存储队列。根据具体问题和场景,你可以选择适合的方法。