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leetcode-master/problems/0104.二叉树的最大深度.md
2022-05-21 17:11:25 +08:00

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看完本篇可以一起做了如下两道题目:
* 104.二叉树的最大深度
* 559.n叉树的最大深度
# 104.二叉树的最大深度
[力扣题目链接](https://leetcode-cn.com/problems/maximum-depth-of-binary-tree/)
给定一个二叉树,找出其最大深度。
二叉树的深度为根节点到最远叶子节点的最长路径上的节点数。
说明: 叶子节点是指没有子节点的节点。
示例:
给定二叉树 [3,9,20,null,null,15,7]
![104. 二叉树的最大深度](https://img-blog.csdnimg.cn/20210203153031914.png)
返回它的最大深度 3 。
## 递归法
本题可以使用前序(中左右),也可以使用后序遍历(左右中),使用前序求的就是深度,使用后序求的是高度。
**而根节点的高度就是二叉树的最大深度**,所以本题中我们通过后序求的根节点高度来求的二叉树最大深度。
这一点其实是很多同学没有想清楚的,很多题解同样没有讲清楚。
我先用后序遍历(左右中)来计算树的高度。
1. 确定递归函数的参数和返回值参数就是传入树的根节点返回就返回这棵树的深度所以返回值为int类型。
代码如下:
```CPP
int getdepth(treenode* node)
```
2. 确定终止条件如果为空节点的话就返回0表示高度为0。
代码如下:
```CPP
if (node == NULL) return 0;
```
3. 确定单层递归的逻辑:先求它的左子树的深度,再求的右子树的深度,最后取左右深度最大的数值 再+1 加1是因为算上当前中间节点就是目前节点为根节点的树的深度。
代码如下:
```CPP
int leftdepth = getdepth(node->left); // 左
int rightdepth = getdepth(node->right); // 右
int depth = 1 + max(leftdepth, rightdepth); // 中
return depth;
```
所以整体c++代码如下:
```CPP
class solution {
public:
int getdepth(treenode* node) {
if (node == NULL) return 0;
int leftdepth = getdepth(node->left); // 左
int rightdepth = getdepth(node->right); // 右
int depth = 1 + max(leftdepth, rightdepth); // 中
return depth;
}
int maxdepth(treenode* root) {
return getdepth(root);
}
};
```
代码精简之后c++代码如下:
```CPP
class solution {
public:
int maxdepth(treenode* root) {
if (root == null) return 0;
return 1 + max(maxdepth(root->left), maxdepth(root->right));
}
};
```
**精简之后的代码根本看不出是哪种遍历方式,也看不出递归三部曲的步骤,所以如果对二叉树的操作还不熟练,尽量不要直接照着精简代码来学。**
本题当然也可以使用前序,代码如下:(**充分表现出求深度回溯的过程**)
```CPP
class solution {
public:
int result;
void getdepth(treenode* node, int depth) {
result = depth > result ? depth : result; // 中
if (node->left == NULL && node->right == NULL) return ;
if (node->left) { // 左
depth++; // 深度+1
getdepth(node->left, depth);
depth--; // 回溯,深度-1
}
if (node->right) { // 右
depth++; // 深度+1
getdepth(node->right, depth);
depth--; // 回溯,深度-1
}
return ;
}
int maxdepth(treenode* root) {
result = 0;
if (root == NULL) return result;
getdepth(root, 1);
return result;
}
};
```
**可以看出使用了前序(中左右)的遍历顺序,这才是真正求深度的逻辑!**
注意以上代码是为了把细节体现出来,简化一下代码如下:
```CPP
class solution {
public:
int result;
void getdepth(treenode* node, int depth) {
result = depth > result ? depth : result; // 中
if (node->left == NULL && node->right == NULL) return ;
if (node->left) { // 左
getdepth(node->left, depth + 1);
}
if (node->right) { // 右
getdepth(node->right, depth + 1);
}
return ;
}
int maxdepth(treenode* root) {
result = 0;
if (root == 0) return result;
getdepth(root, 1);
return result;
}
};
```
## 迭代法
使用迭代法的话,使用层序遍历是最为合适的,因为最大的深度就是二叉树的层数,和层序遍历的方式极其吻合。
在二叉树中,一层一层的来遍历二叉树,记录一下遍历的层数就是二叉树的深度,如图所示:
![层序遍历](https://img-blog.csdnimg.cn/20200810193056585.png)
所以这道题的迭代法就是一道模板题,可以使用二叉树层序遍历的模板来解决的。
如果对层序遍历还不清楚的话,可以看这篇:[二叉树:层序遍历登场!](https://programmercarl.com/0102.二叉树的层序遍历.html)
c++代码如下:
```CPP
class solution {
public:
int maxdepth(treenode* root) {
if (root == NULL) return 0;
int depth = 0;
queue<treenode*> que;
que.push(root);
while(!que.empty()) {
int size = que.size();
depth++; // 记录深度
for (int i = 0; i < size; i++) {
treenode* node = que.front();
que.pop();
if (node->left) que.push(node->left);
if (node->right) que.push(node->right);
}
}
return depth;
}
};
```
那么我们可以顺便解决一下n叉树的最大深度问题
# 559.n叉树的最大深度
[力扣题目链接](https://leetcode-cn.com/problems/maximum-depth-of-n-ary-tree/)
给定一个 n 叉树,找到其最大深度。
最大深度是指从根节点到最远叶子节点的最长路径上的节点总数。
例如,给定一个 3叉树 :
![559.n叉树的最大深度](https://img-blog.csdnimg.cn/2021020315313214.png)
我们应返回其最大深度3。
思路:
依然可以提供递归法和迭代法,来解决这个问题,思路是和二叉树思路一样的,直接给出代码如下:
## 递归法
c++代码:
```CPP
class solution {
public:
int maxdepth(node* root) {
if (root == 0) return 0;
int depth = 0;
for (int i = 0; i < root->children.size(); i++) {
depth = max (depth, maxdepth(root->children[i]));
}
return depth + 1;
}
};
```
## 迭代法
依然是层序遍历,代码如下:
```CPP
class solution {
public:
int maxdepth(node* root) {
queue<node*> que;
if (root != NULL) que.push(root);
int depth = 0;
while (!que.empty()) {
int size = que.size();
depth++; // 记录深度
for (int i = 0; i < size; i++) {
node* node = que.front();
que.pop();
for (int j = 0; j < node->children.size(); j++) {
if (node->children[j]) que.push(node->children[j]);
}
}
}
return depth;
}
};
```
# 其他语言版本
## java
### 104.二叉树的最大深度
```java
class solution {
/**
* 递归法
*/
public int maxdepth(treenode root) {
if (root == null) {
return 0;
}
int leftdepth = maxdepth(root.left);
int rightdepth = maxdepth(root.right);
return math.max(leftdepth, rightdepth) + 1;
}
}
```
```java
class solution {
/**
* 迭代法,使用层序遍历
*/
public int maxdepth(treenode root) {
if(root == null) {
return 0;
}
deque<treenode> deque = new linkedlist<>();
deque.offer(root);
int depth = 0;
while (!deque.isempty()) {
int size = deque.size();
depth++;
for (int i = 0; i < size; i++) {
treenode poll = deque.poll();
if (poll.left != null) {
deque.offer(poll.left);
}
if (poll.right != null) {
deque.offer(poll.right);
}
}
}
return depth;
}
}
```
### 559.n叉树的最大深度
```java
class Solution {
/*递归法后序遍历求root节点的高度*/
public int maxDepth(Node root) {
if (root == null) return 0;
int depth = 0;
if (root.children != null){
for (Node child : root.children){
depth = Math.max(depth, maxDepth(child));
}
}
return depth + 1; //中节点
}
}
```
```java
class solution {
/**
* 迭代法,使用层序遍历
*/
public int maxDepth(Node root) {
if (root == null) return 0;
int depth = 0;
Queue<Node> que = new LinkedList<>();
que.offer(root);
while (!que.isEmpty())
{
depth ++;
int len = que.size();
while (len > 0)
{
Node node = que.poll();
for (int i = 0; i < node.children.size(); i++)
if (node.children.get(i) != null)
que.offer(node.children.get(i));
len--;
}
}
return depth;
}
}
```
## python
### 104.二叉树的最大深度
递归法:
```python
class solution:
def maxdepth(self, root: treenode) -> int:
return self.getdepth(root)
def getdepth(self, node):
if not node:
return 0
leftdepth = self.getdepth(node.left) #左
rightdepth = self.getdepth(node.right) #右
depth = 1 + max(leftdepth, rightdepth) #中
return depth
```
递归法:精简代码
```python
class solution:
def maxdepth(self, root: treenode) -> int:
if not root:
return 0
return 1 + max(self.maxdepth(root.left), self.maxdepth(root.right))
```
迭代法:
```python
import collections
class solution:
def maxdepth(self, root: treenode) -> int:
if not root:
return 0
depth = 0 #记录深度
queue = collections.deque()
queue.append(root)
while queue:
size = len(queue)
depth += 1
for i in range(size):
node = queue.popleft()
if node.left:
queue.append(node.left)
if node.right:
queue.append(node.right)
return depth
```
### 559.n叉树的最大深度
递归法:
```python
class solution:
def maxdepth(self, root: 'node') -> int:
if not root:
return 0
depth = 0
for i in range(len(root.children)):
depth = max(depth, self.maxdepth(root.children[i]))
return depth + 1
```
迭代法:
```python
import collections
class solution:
def maxdepth(self, root: 'node') -> int:
queue = collections.deque()
if root:
queue.append(root)
depth = 0 #记录深度
while queue:
size = len(queue)
depth += 1
for i in range(size):
node = queue.popleft()
for j in range(len(node.children)):
if node.children[j]:
queue.append(node.children[j])
return depth
```
使用栈来模拟后序遍历依然可以
```python
class solution:
def maxdepth(self, root: 'node') -> int:
st = []
if root:
st.append(root)
depth = 0
result = 0
while st:
node = st.pop()
if node != none:
st.append(node) #中
st.append(none)
depth += 1
for i in range(len(node.children)): #处理孩子
if node.children[i]:
st.append(node.children[i])
else:
node = st.pop()
depth -= 1
result = max(result, depth)
return result
```
## go
### 104.二叉树的最大深度
```go
/**
* definition for a binary tree node.
* type treenode struct {
* val int
* left *treenode
* right *treenode
* }
*/
func max (a, b int) int {
if a > b {
return a;
}
return b;
}
// 递归
func maxdepth(root *treenode) int {
if root == nil {
return 0;
}
return max(maxdepth(root.left), maxdepth(root.right)) + 1;
}
// 遍历
func maxdepth(root *treenode) int {
levl := 0;
queue := make([]*treenode, 0);
if root != nil {
queue = append(queue, root);
}
for l := len(queue); l > 0; {
for ;l > 0;l-- {
node := queue[0];
if node.left != nil {
queue = append(queue, node.left);
}
if node.right != nil {
queue = append(queue, node.right);
}
queue = queue[1:];
}
levl++;
l = len(queue);
}
return levl;
}
```
## javascript
### 104.二叉树的最大深度
```javascript
var maxdepth = function(root) {
if (root === null) return 0;
return 1 + Math.max(maxdepth(root.left), maxdepth(root.right))
};
```
二叉树最大深度递归遍历
```javascript
var maxdepth = function(root) {
//使用递归的方法 递归三部曲
//1. 确定递归函数的参数和返回值
const getdepth=function(node){
//2. 确定终止条件
if(node===null){
return 0;
}
//3. 确定单层逻辑
let leftdepth=getdepth(node.left);
let rightdepth=getdepth(node.right);
let depth=1+Math.max(leftdepth,rightdepth);
return depth;
}
return getdepth(root);
};
```
二叉树最大深度层级遍历
```javascript
var maxDepth = function(root) {
if(!root) return 0
let count = 0
const queue = [root]
while(queue.length) {
let size = queue.length
/* 层数+1 */
count++
while(size--) {
let node = queue.shift();
node.left && queue.push(node.left);
node.right && queue.push(node.right);
}
}
return count
};
```
### 559.n叉树的最大深度
N叉树的最大深度 递归写法
```js
var maxDepth = function(root) {
if(!root) return 0
let depth = 0
for(let node of root.children) {
depth = Math.max(depth, maxDepth(node))
}
return depth + 1
}
```
N叉树的最大深度 层序遍历
```js
var maxDepth = function(root) {
if(!root) return 0
let count = 0
let queue = [root]
while(queue.length) {
let size = queue.length
count++
while(size--) {
let node = queue.shift()
for (let item of node.children) {
item && queue.push(item);
}
}
}
return count
};
```
## TypeScript
### 104.二叉树的最大深度
```typescript
// 后续遍历(自下而上)
function maxDepth(root: TreeNode | null): number {
if (root === null) return 0;
return Math.max(maxDepth(root.left), maxDepth(root.right)) + 1;
};
// 前序遍历(自上而下)
function maxDepth(root: TreeNode | null): number {
function recur(node: TreeNode | null, count: number) {
if (node === null) {
resMax = resMax > count ? resMax : count;
return;
}
recur(node.left, count + 1);
recur(node.right, count + 1);
}
let resMax: number = 0;
let count: number = 0;
recur(root, count);
return resMax;
};
// 层序遍历(迭代法)
function maxDepth(root: TreeNode | null): number {
let helperQueue: TreeNode[] = [];
let resDepth: number = 0;
let tempNode: TreeNode;
if (root !== null) helperQueue.push(root);
while (helperQueue.length > 0) {
resDepth++;
for (let i = 0, length = helperQueue.length; i < length; i++) {
tempNode = helperQueue.shift()!;
if (tempNode.left) helperQueue.push(tempNode.left);
if (tempNode.right) helperQueue.push(tempNode.right);
}
}
return resDepth;
};
```
### 559.n叉树的最大深度
```typescript
// 后续遍历(自下而上)
function maxDepth(root: TreeNode | null): number {
if (root === null) return 0;
return Math.max(maxDepth(root.left), maxDepth(root.right)) + 1;
};
// 前序遍历(自上而下)
function maxDepth(root: TreeNode | null): number {
function recur(node: TreeNode | null, count: number) {
if (node === null) {
resMax = resMax > count ? resMax : count;
return;
}
recur(node.left, count + 1);
recur(node.right, count + 1);
}
let resMax: number = 0;
let count: number = 0;
recur(root, count);
return resMax;
};
```
## C
### 104.二叉树的最大深度
二叉树最大深度递归
```c
int maxDepth(struct TreeNode* root){
//若传入结点为NULL返回0
if(!root)
return 0;
//求出左子树深度
int left = maxDepth(root->left);
//求出右子树深度
int right = maxDepth(root->right);
//求出左子树深度和右子树深度的较大值
int max = left > right ? left : right;
//返回较大值+11为当前层数
return max + 1;
}
```
二叉树最大深度迭代
```c
int maxDepth(struct TreeNode* root){
//若传入根节点为NULL返回0
if(!root)
return 0;
int depth = 0;
//开辟队列空间
struct TreeNode** queue = (struct TreeNode**)malloc(sizeof(struct TreeNode*) * 6000);
int queueFront = 0;
int queueEnd = 0;
//将根结点入队
queue[queueEnd++] = root;
int queueSize;
//求出当前队列中元素个数
while(queueSize = queueEnd - queueFront) {
int i;
//若当前队列中结点有左右子树,则将它们的左右子树入队
for(i = 0; i < queueSize; i++) {
struct TreeNode* tempNode = queue[queueFront + i];
if(tempNode->left)
queue[queueEnd++] = tempNode->left;
if(tempNode->right)
queue[queueEnd++] = tempNode->right;
}
//更新队头下标
queueFront += queueSize;
//深度+1
depth++;
}
return depth;
}
```
## Swift
### 104.二叉树的最大深度
```swift
// -
func maxDepth1(_ root: TreeNode?) -> Int {
return _maxDepth1(root)
}
func _maxDepth1(_ root: TreeNode?) -> Int {
if root == nil {
return 0
}
let leftDepth = _maxDepth1(root!.left)
let rightDepth = _maxDepth1(root!.right)
return 1 + max(leftDepth, rightDepth)
}
//
func maxDepth(_ root: TreeNode?) -> Int {
guard let root = root else {
return 0
}
var queue = [TreeNode]()
queue.append(root)
var res: Int = 0
while !queue.isEmpty {
res += 1
for _ in 0 ..< queue.count {
let node = queue.removeFirst()
if let left = node.left {
queue.append(left)
}
if let right = node.right {
queue.append(right)
}
}
}
return res
}
```
### 559.n叉树的最大深度
```swift
//
func maxDepth(_ root: Node?) -> Int {
guard let root = root else {
return 0
}
var depth = 0
for node in root.children {
depth = max(depth, maxDepth(node))
}
return depth + 1
}
// -
func maxDepth1(_ root: Node?) -> Int {
guard let root = root else {
return 0
}
var depth = 0
var queue = [Node]()
queue.append(root)
while !queue.isEmpty {
let size = queue.count
depth += 1
for _ in 0 ..< size {
let node = queue.removeFirst()
for child in node.children {
queue.append(child)
}
}
}
return depth
}
```
## Scala
### 104.二叉树的最大深度
递归法:
```scala
object Solution {
def maxDepth(root: TreeNode): Int = {
def process(curNode: TreeNode): Int = {
if (curNode == null) return 0
// 递归左节点和右节点,返回最大的,最后+1
math.max(process(curNode.left), process(curNode.right)) + 1
}
// 调用递归方法return关键字可以省略
process(root)
}
}
```
迭代法:
```scala
object Solution {
import scala.collection.mutable
def maxDepth(root: TreeNode): Int = {
var depth = 0
if (root == null) return depth
val queue = mutable.Queue[TreeNode]()
queue.enqueue(root)
while (!queue.isEmpty) {
val len = queue.size
for (i <- 0 until len) {
val curNode = queue.dequeue()
if (curNode.left != null) queue.enqueue(curNode.left)
if (curNode.right != null) queue.enqueue(curNode.right)
}
depth += 1 // 只要有层次就+=1
}
depth
}
}
```
### 559.n叉树的最大深度
递归法:
```scala
object Solution {
def maxDepth(root: Node): Int = {
if (root == null) return 0
var depth = 0
for (node <- root.children) {
depth = math.max(depth, maxDepth(node))
}
depth + 1
}
}
```
迭代法: (层序遍历)
```scala
object Solution {
import scala.collection.mutable
def maxDepth(root: Node): Int = {
if (root == null) return 0
var depth = 0
val queue = mutable.Queue[Node]()
queue.enqueue(root)
while (!queue.isEmpty) {
val len = queue.size
depth += 1
for (i <- 0 until len) {
val curNode = queue.dequeue()
for (node <- curNode.children) queue.enqueue(node)
}
}
depth
}
}
```
-----------------------
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