解题思路:
本题是典型的二叉树方案搜索问题,使用回溯法解决,其包含 先序遍历 + 路径记录 两部分。
- 先序遍历: 按照 “根、左、右” 的顺序,遍历树的所有节点。
- 路径记录: 在先序遍历中,记录从根节点到当前节点的路径。当路径满足 (1) 根节点到叶节点形成的路径 且 (2) 各节点值的和等于目标值
target
时,将此路径加入结果列表。
算法流程:
pathTarget(root, target)
函数:
- 初始化: 结果列表
res
,路径列表path
。 - 返回值: 返回
res
即可。
recur(root, tar) 函数:
- 递推参数: 当前节点
root
,当前目标值tar
。 - 终止条件: 若节点
root
为空,则直接返回。 - 递推工作:
- 路径更新: 将当前节点值
root.val
加入路径path
。 - 目标值更新:
tar = tar - root.val
(即目标值tar
从target
减至 $0$ )。 - 路径记录: 当 “
root
为叶节点” 且 “路径和等于目标值” ,则将此路径path
加入res
。 - 先序遍历: 递归左 / 右子节点。
- 路径恢复: 向上回溯前,需要将当前节点从路径
path
中删除,即执行path.pop()
。
- 路径更新: 将当前节点值
<,,,,,,,,,,,>
代码:
以 Python 语言为例,记录路径时若直接执行 res.append(path)
,则是将此 path
对象加入了 res
;后续 path
改变时,res
中的 path
对象也会随之改变,因此无法实现结果记录。正确做法为:
- Python:
res.append(list(path))
; - Java:
res.add(new LinkedList(path))
; - C++:
res.push_back(path)
;
三者的原理都是避免直接添加
path
对象,而是 拷贝 了一个path
对象并加入到res
。
Python
class Solution:
def pathTarget(self, root: TreeNode, target: int) -> List[List[int]]:
res, path = [], []
def recur(root, tar):
if not root: return
path.append(root.val)
tar -= root.val
if tar == 0 and not root.left and not root.right:
res.append(list(path))
recur(root.left, tar)
recur(root.right, tar)
path.pop()
recur(root, target)
return res
Java
class Solution {
LinkedList<List<Integer>> res = new LinkedList<>();
LinkedList<Integer> path = new LinkedList<>();
public List<List<Integer>> pathTarget(TreeNode root, int target) {
recur(root, target);
return res;
}
void recur(TreeNode root, int tar) {
if(root == null) return;
path.add(root.val);
tar -= root.val;
if(tar == 0 && root.left == null && root.right == null)
res.add(new LinkedList(path));
recur(root.left, tar);
recur(root.right, tar);
path.removeLast();
}
}
C++
class Solution {
public:
vector<vector<int>> pathTarget(TreeNode* root, int target) {
recur(root, target);
return res;
}
private:
vector<vector<int>> res;
vector<int> path;
void recur(TreeNode* root, int tar) {
if(root == nullptr) return;
path.push_back(root->val);
tar -= root->val;
if(tar == 0 && root->left == nullptr && root->right == nullptr)
res.push_back(path);
recur(root->left, tar);
recur(root->right, tar);
path.pop_back();
}
};
复杂度分析:
- 时间复杂度 $O(N)$ : $N$ 为二叉树的节点数,先序遍历需要遍历所有节点。
- 空间复杂度 $O(N)$ : 最差情况下,即树退化为链表时,
path
存储所有树节点,使用 $O(N)$ 额外空间。