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「算法」leetcode算法笔记:二叉树,动态规划和回溯法

前言

写的比较匆忙,测试用例是能全部跑通的,不过考虑内存和效率的话,还有许多需要改进的地方,所以请多指教

二叉树 中增加一行

题目描述

给定一个二叉树,根节点为第1层,深度为 1。在其第 d 层追加一行值为 v 的节点。

添加规则:给定一个深度值 d (正整数),针对深度为 d-1 层的每一非空节点 N,为 N 创建两个值为 v 的左子树和右子树。

将 N 原先的左子树,连接为新节点 v 的左子树;

将 N 原先的右子树,连接为新节点 v 的右子树。

如果 d 的值为 1,深度 d – 1 不存在,则创建一个新的根节点 v,原先的整棵树将作为 v 的左子树。

Example

Input: 
A binary tree as following:
 / 
 6
 /  / 
 1 5 

v = 1

d = 2

Output: 
 / 
 1
 / 
 6
 /  / 
 1 5 

来源:力扣(LeetCode)
链接:
 

基本思想

二叉树的先序遍历

代码的基本结构

不是最终结构,而是大体的结构

/**
 * @param { number } cd:current depth,递归当前深度
 * @param {number} td:target depth, 目标深度
 */
var traversal =  function  (node, v, cd, td) {
 // 递归到目标深度,创建新节点并返回
 if (cd === td) {
 // return 新节点
 }
 // 向左子树递归
 if (node.left) {
 node.left = traversal (node.left, v, cd + 1, td);
 }
 // 向右子树递归
 if (node. right ) {
 node.right = traversal (node.right, v, cd + 1, td);
 }
 // 返回旧节点
 return node;
};
/**
 * Definition for a binary tree node.
 * function TreeNode(val) {
 * this.val = val;
 * this.left = this.right = null;
 * }
 */
/**
 * @param {TreeNode} root
 * @param {number} v
 * @param {number} d
 * @return {TreeNode}
 */
var addOneRow = function (root, v, td) {
 // 从根节点开始递归
 traversal (root, v, 1, td);
 return root;
};
 

具体分析

我们可以分类讨论, 分三种情况处理

第1种情况:目标深度<=当前递归路径的最大深度

处理方法:val节点替换该目标深度对应的节点,并且

  • 如果目标节点原来是左子树,那么重置后目标节点是val节点的左子树
  • 如果目标节点原来是右子树,那么重置后目标节点是val节点的右子树

第2种情况:目标深度>当前递归路径的最大深度

阅读题目发现,有这么一个描述:“输入的深度值 d 的范围是:[1,二叉树最大深度 + 1]”

所以呢,当目标深度恰好比当前路径的树的深度再深一层时,处理方式是:

在最底下那一层节点的左右分支新增val节点

第3种情况:目标深度为1

我们再分析题意,题目里说:“如果 d 的值为 1,深度 d – 1 不存在,则创建一个新的根节点 v,原先的整棵树将作为 v 的左子树。”

这说明当:目标深度为1时,我们的处理方式是这样的

全部代码

/**
 * @param {v} val,插入节点携带的值
 * @param {cd} current depth,递归当前深度
 * @param {td} target depth, 目标深度
 * @param {isLeft} 判断原目标深度的节点是在左子树还是右子树
 */
var traversal = function (node, v, cd, td, isLeft) {
 debugger;
 if (cd === td) {
 const newNode = new TreeNode (v);
 // 如果原来是左子树,重置后目标节点还是在左子树上,否则相反
 if (isLeft) {
 newNode.left = node;
 } else {
 newNode.right = node;
 }
 return newNode;
 }
 // 处理上述的第1和第2种情况
 if (node.left || (node.left === null && cd + 1 === td)) {
 node.left = traversal (node.left, v, cd + 1, td, true);
 }
 if (node.right || (node.right === null && cd + 1 === td)) {
 node.right = traversal (node.right, v, cd + 1, td, false);
 }
 return node;
};
/**
 * Definition for a binary tree node.
 * function TreeNode(val) {
 * this.val = val;
 * this.left = this.right = null;
 * }
 */
/**
 * @param {TreeNode} root
 * @param {number} v
 * @param {number} d
 * @return {TreeNode}
 */
var addOneRow = function (root, v, td) {
 // 处理目标深度为1的情况,也就是上述的第3种情况
 if (td === 1) {
 const n = new TreeNode (v);
 n.left = root;
 return n;
 }
 traversal (root, v, 1, td);
 return root;
};
 

单词拆分

题目描述

给定一个非空字符串 s 和一个包含非空单词列表的字典 wordDict,判定 s 是否可以被空格拆分为一个或多个在字典中出现的单词。

说明:

1.拆分时可以重复使用字典中的单词。

2.你可以假设字典中没有重复的单词。

Example

example1
输入: s = "applepenapple", wordDict = ["apple", "pen"]
输出: true
解释: 返回 true 因为 "applepenapple" 可以被拆分成 "apple pen apple"。
注意: 你可以重复使用字典中的单词。

example2
输入: s = "catsandog", wordDict = ["cats", "dog", "sand", "and", "cat"]
输出: false

来源:力扣(LeetCode)
链接:
 

基本思想

动态规划

具体分析

动态规划的关键点是:寻找状态转移方程

有了这个状态转移方程,我们就可以根据上一阶段状态和决策结果,去求出本阶段的状态和结果

然后,就可以从初始值,不断递推求出最终结果。

在这个问题里,我们使用一个一维数组来存放动态规划过程的递推数据

假设这个数组为 dp ,数组元素都为true或者false,

dp[N] 存放的是字符串s中从0到N截取的子串是否是“可拆分”的 布尔值

让我们从一个具体的中间场景出发来思考计算过程

假设我们有

wordDict = ['ab','cd','ef']
s ='abcdef'
 

并且假设目前我们已经得出了N=1到N=5的情况,而现在需要计算N=6的情况

或者说,我们已经求出了dp[1] 到dp[5]的布尔值,现在需要计算dp[6] = ?

该怎么计算呢?

现在新的字符f被加入到序列“abcde”的后面,如此以来,就新增了以下几种6种需要计算的情况

A序列 + B序列
1.abcdef + ""
2.abcde + f
3.abcd + ef
4.abc + def
5.ab + cdef
6.a + bcdef
注意:当A可拆且B可拆时,则A+B也是可拆分的
 

从中我们不难发现两点

  1. 当A可拆且B可拆时,则A+B也是可拆分的
  2. 这6种情况只要有一种组合序列是可拆分的,abcdef就一定是可拆的,也就得出dp[6] = true了

下面是根据根据已有的dp[1] 到dp[5]的布尔值,动态计算dp[6] 的过程

「算法」leetcode算法笔记:二叉树,动态规划和回溯法


(注意只要计算到可拆,就可以break循环了)

具体代码

var initDp = function (len) {
 let dp = new Array (len + 1).fill (false);
 return dp;
};
/**
 * @param {string} s
 * @param {string[]} wordDict
 * @return {boolean}
 */
var wordBreak = function (s, wordDict) {
 // 处理空字符串
 if (s === '' && wordDict.indexOf ('') === -1) {
 return false;
 }
 const len = s. length ;
 // 默认初始值全部为false
 const dp = initDp (len);
 const a = s.charAt (0);
 // 初始化动态规划的初始值
 dp[0] = wordDict.indexOf (a) === -1 ? false : true;
 dp[1] = wordDict.indexOf (a) === -1 ? false : true;
 // i:end
 // j:start
 for (let i = 1; i < len; i++) {
 for (let j = 0; j <= i; j++) {
 // 序列[0,i] = 序列[0,j] + 序列[j,i]
 // preCanBreak表示序列[0,j]是否是可拆分的
 const preCanBreak = dp[j];
 // 截取序列[j,i]
 const str = s.slice (j, i + 1);
 // curCanBreak表示序列[j,i]是否是可拆分的
 const curCanBreak = wordDict.indexOf (str) !== -1;
 // 情况1: 序列[0,j]和序列[j,i]都可拆分,那么序列[0,i]肯定也是可拆分的
 const flag1 = preCanBreak && curCanBreak;
 // 情况2: 序列[0,i]本身就存在于字典中,所以是可拆分的
 const flag2 = curCanBreak && j === 0;
 if (flag1 || flag2) {
 // 设置bool值,本轮计算结束
 dp[i + 1] = true;
 break;
 }
 }
 }
 // 返回最后结果
 return dp[len];
};
 

全排列

题目描述

给定一个没有重复数字的序列,返回其所有可能的全排列。

Example

输入: [1,2,3]
输出:
[
 [1,2,3],
 [1,3,2],
 [2,1,3],
 [2,3,1],
 [3,1,2],
 [3,2,1]
]

来源:力扣(LeetCode)
链接:
 

基本思想

回溯法

具体分析

  1. 深度优先搜索搞一波,index在递归中向前推进
  2. 当index等于数组长度的时候,结束递归,收集到results中(数组记得要深拷贝哦)
  3. 两次数字交换的运用,计算出两种情况

总结

想不通没关系,套路一波就完事了

具体代码

var swap = function (nums, i, j) {
 const temp = nums[i];
 nums[i] = nums[j];
 nums[j] = temp;
};

var recursion = function (nums, results, index) {
 // 剪枝
 if (index >= nums.length) {
 results.push (nums.concat ());
 return;
 }
 // 初始化i为index
 for (let i = index; i < nums.length; i++) {
 // index 和 i交换??
 // 统计交换和没交换的两种情况
 swap (nums, index, i);
 recursion (nums, results, index + 1);
 swap (nums, index, i);
 }
};
/**
 * @param {number[]} nums
 * @return {number[][]}
 */
var permute = function (nums) {
 const results = [];
 recursion (nums, results, 0);
 return results;
}; 

文章来源:智云一二三科技

文章标题:「算法」leetcode算法笔记:二叉树,动态规划和回溯法

文章地址:https://www.zhihuclub.com/170068.shtml

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