[LeetCode] 124. Binary Tree Maximum Path Sum
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Given a non-empty binary tree, find the maximum path sum.
For this problem, a path is defined as any sequence of nodes from some starting node to any node in the tree along the parent-child connections. The path must contain at least one node and does not need to go through the root.
Example 1:
Input: [1,2,3]
1
/ \
2 3
Output: 6
Example 2:
Input: [-10,9,20,null,null,15,7]
-10
/ \
9 20
/ \
15 7
Output: 42
这道求二叉树的最大路径和是一道蛮有难度的题,难就难在起始位置和结束位置可以为任意位置,博主当然是又不会了,于是上网看看大神们的解法,像这种类似树的遍历的题,一般来说都需要用 DFS 来求解,先来看一个简单的例子:
4
/ \
11 13
/ \
7 2
由于这是一个很简单的例子,很容易就能找到最长路径为 7->11->4->13,那么怎么用递归来找出正确的路径和呢?根据以往的经验,树的递归解法一般都是递归到叶节点,然后开始边处理边回溯到根节点。这里就假设此时已经递归到结点7了,其没有左右子节点,如果以结点7为根结点的子树最大路径和就是7。然后回溯到结点 11,如果以结点 11 为根结点的子树,最大路径和为 7+11+2=20。但是当回溯到结点4的时候,对于结点 11 来说,就不能同时取两条路径了,只能取左路径,或者是右路径,所以当根结点是4的时候,那么结点 11 只能取其左子结点7,因为7大于2。所以,对于每个结点来说,要知道经过其左子结点的 path 之和大还是经过右子节点的 path 之和大。递归函数返回值就可以定义为以当前结点为根结点,到叶节点的最大路径之和,然后全局路径最大值放在参数中,用结果 res 来表示。
在递归函数中,如果当前结点不存在,直接返回0。否则就分别对其左右子节点调用递归函数,由于路径和有可能为负数,这里当然不希望加上负的路径和,所以和0相比,取较大的那个,就是要么不加,加就要加正数。然后来更新全局最大值结果 res,就是以左子结点为终点的最大 path 之和加上以右子结点为终点的最大 path 之和,还要加上当前结点值,这样就组成了一个条完整的路径。而返回值是取 left 和 right 中的较大值加上当前结点值,因为返回值的定义是以当前结点为终点的 path 之和,所以只能取 left 和 right 中较大的那个值,而不是两个都要,参见代码如下:
class Solution {
public:
int maxPathSum(TreeNode* root) {
int res = INT_MIN;
helper(root, res);
return res;
}
int helper(TreeNode* node, int& res) {
if (!node) return 0;
int left = max(helper(node->left, res), 0);
int right = max(helper(node->right, res), 0);
res = max(res, left + right + node->val);
return max(left, right) + node->val;
}
};
讨论:这道题有一个很好的 Follow up,就是返回这个最大路径,那么就复杂很多,因为这样递归函数就不能返回路径和了,而是返回该路径上所有的结点组成的数组,递归的参数还要保留最大路径之和,同时还需要最大路径结点的数组,然后对左右子节点调用递归函数后得到的是数组,要统计出数组之和,并且跟0比较,如果小于0,和清零,数组清空。然后就是更新最大路径之和跟数组啦,还要拼出来返回值数组,代码长了很多,有兴趣的童鞋可以在评论区贴上你的代码~
Github 同步地址:
类似题目:
参考资料:
https://leetcode.com/problems/binary-tree-maximum-path-sum/
https://leetcode.com/problems/binary-tree-maximum-path-sum/discuss/39869/Simple-O(n)-algorithm-with-one-traversal-through-the-tree