力扣 二叉树的直径-543

二叉树的直径-543

class Solution {
int Max = 0;//定义一个整形变量Max用来记录遍历二叉树中发现最大直径值
public:
    int diameterOfBinaryTree(TreeNode* root) {
        f(root);//定义一个用来求最大直径的函数
        return Max;
    }
    int f(TreeNode* root)
    {
        //结束条件，如果访问到叶子节点的子节点，返回0
        if(root == nullptr)return 0;
        /*遍历左子树去计算当前节点 root 的左子树的高度以及间接帮助更新最大直径等,
        并将返回值（左子树的高度）赋给变量 left*/
        int left = f(root->left);
        //同样，递归调用f函数来计算当前节点root的右子树的高度，将返回值赋给变量 right。
        int right = f(root->right);
        /*更新最大直径的操作，左子树的高度加上右子树的高度，然后通过调用max函数与已记录的全局最大直径Max进行比较，
        如果当前经过该节点的路径长度更大，就更新Max的值，使其始终保持为到目前为止遍历过程中发现的最大直径*/
        Max = max(Max,left+right);
        /*最后，返回以当前节点 root 为根的子树的高度，
        计算方式是取左子树高度left和右子树高度right中的较大值，再加上1*/
        return max(left,right)+1;
    }
};

每日问题

C++中的异常处理机制是怎样的？

1.异常处理的基本概念

在C++程序运行过程中，可能会出现各种错误情况，例如内存分配失败、文件打开失败、除数为零等。异常处理机制提供了一种结构化的方式来处理这些错误，使得程序能够在出现异常情况时，以一种可控的方式进行相应，而不是直接崩溃。

2.异常处理的基本语法

try - catch块

C++使用try-catch块来捕获和处理异常。try块中放置可能会抛出异常的代码。例如：

try{
    int a = 10;
    int b = 0;
    if(b == 0){
        throw "除数不能为零";                    
    }
    int result = a / b;     
}
catch(const char* errorMessage){
    cerr <<"捕获到异常："<< errorMessage << endl;
}

在这个例子中,try块中的代码尝试进行除法运算。如果除数b为零，就会抛出一个类型为const char*的异常，异常信息是"除数不能为零"。catch块用于捕获并处理这个异常，在catch块中可以输出错误信息或者进行其他恢复操作。

多个catch块

可以又多个catch块来处理不同类型的异常去。例如：

try{
    //代码可能会抛出不同类型的常量
    throw runtime_error("运行时错误");
}
catch(const char* errorMessage){
     //处理const char* 类型的常量
     cerr << "捕获到字符指针类型的异常：" << errorMessage <<endl;  
}
catch(runtime_error& error){
    //处理runtime_error类型的异常
    cerr << "捕获到运行时错误：" << error.what() <<endl;
}

在这里，try块抛出了一个runtime_error类型的异常。程序会按照catch块的顺序检查，找到匹配的catch块来处理异常。在这个例子中，runtime_error类型的异常会被第二个catch块捕获，因为它的类型更匹配。

3.异常的抛出(throw)

可以在程序中使用throw关键字来抛出异常。throw后面可以跟任何类型的数据，如基本类型、指针、对象等。

例如，函数可以通过抛出异常来通知调用者出现了错误。假设我们有一个函数用于打开文件：

void openFile(const char* fileName){
    ifstream file(fileName);
    if(!file){
        throw runtime_error("无法打开文件");    
    }
    //如果文件成功打开，可以进行其他操作
}

当文件无法打开时，函数openFile会抛出一个runtime_error类型的异常，调用者可以在try-catch块中捕获这个异常并处理。

4.异常类层次结构

C++标准库提供了一个异常类层次结构，以exception为基类。这个层次结构包括了许多派生类，如runtime_error、logic_error、bad_allco等。

exception类：

它是所有标准异常类的基类，提供了一个名为what的虚函数，用于返回异常的描述信息。

runtime_error和logic_error类：

runtime_error通常用于表示在程序运行时发生的错误，如打开文件失败、网络连接中断等。

logic_error通常用于表示程序逻辑上的错误，如非法的参数传递等。

bad_allco类：

用于处理内存分配失败的情况，例如new操作符无法分配足够的内存时会抛出bad_alloc异常。

5.应该使用异常处理的情况

错误处理跨越多个函数调用层次：

当一个错误可能在函数调用链的深层发生，并且需要将错误信息传递回调用链的上层进行处理时，异常处理是非常合适的。例如，在一个复杂的文件读取系统中，可能有一个函数用于打开文件，另一个函数用于读取文件内容，还有一个函数用于解析文件数据。如果在解析数据阶段发现文件格式错误，使用异常可以方便地将错误信息从解析函数一直传递到最开始调用文件读取流程的函数，而不需要在每个中间函数中都进行复杂的错误码返回和检查。

运行时错误情况：

对于运行时可能出现的错误，如内存分配失败（new操作符返回nullptr）、除数为零、数组越界访问等情况，异常处理可以提供一种统一的、结构化的方式来处理这些错误。以内存分配为例，当new操作符无法分配足够的内存时会抛出std::bad_alloc异常，通过try - catch块可以捕获这个异常并进行适当的处理，如释放已分配的其他资源或者向用户提示内存不足的信息。

资源管理和清理场景：

在处理资源（如文件、数据库连接、互斥锁等）时，异常处理可以确保资源在出现异常情况后仍然能够被正确地释放。例如，当打开一个文件后，在读取文件过程中发生异常，使用异常处理机制可以在catch块中确保文件被正确关闭，避免资源泄漏。

6.异常处理的优势和缺点

优势：

提高程序的健壮性：通过合理的异常处理，程序可以在出现错误时进行适当的恢复操作，而不是简单地崩溃，使得程序更加稳定和可靠。

代码结构清晰：将错误处理代码和正常的业务逻辑代码分开，使得程序的逻辑结构更清晰。try-catch块明确地划分了可能出现错误的区域和处理错误的区域。

提供错误传播机制：异常可以沿着函数调用栈向上传播，直到找到合适的catch块来处理它。这对于深层嵌套的函数调用非常有用，不需要在每个中间函数中都编写大量的错误检查代码来返回错误码。例如，在一个由多个子系统组成的大型软件项目中，一个子系统中的底层函数出现异常可以自动传播到上层系统，使得整个软件能够以统一的方式处理错误。

支持自定义异常类型：可以根据程序的具体需求定义自己的异常类型，这些自定义异常可以携带详细的错误信息。例如，在一个银行系统中，可以定义InsufficientBalanceException（余额不足异常）来表示取款操作时余额不够的情况，这个异常可以包含账户余额等相关信息，以便在catch块中更好地处理和向用户展示错误细节。

缺点：

性能开销：会带来一定的性能开销。当抛出异常时，程序需要执行一些额外的操作来查找合适的catch块，这包括栈展开（stack unwinding）过程，即从异常发生的地方开始，沿着函数调用栈向上查找catch块，在这个过程中需要清理局部对象等。在对性能要求极高的场景下，频繁地抛出和捕获异常可能会影响程序的运行效率。例如，在一个实时控制系统中，每微秒的处理时间都很关键，异常处理可能会导致系统响应时间超出可接受范围。

增加代码复杂性：如果过度使用或者不恰当地使用异常处理，可能会使代码变得复杂。例如，过多的try - catch块可能会使程序的控制流难以理解，特别是当异常在多个不同的地方抛出并且被不同的catch块捕获时。而且，需要确保异常的抛出和捕获是合理的，否则可能会出现异常被意外捕获或者没有被正确捕获的情况，导致程序出现难以调试的错误。

资源泄漏风险：虽然异常处理可以帮助管理资源，但如果在catch块中没有正确地释放资源或者处理异常后没有恢复到正确的状态，仍然可能会导致资源泄漏。例如，在一个多线程程序中，如果在捕获异常后没有正确地释放互斥锁，可能会导致其他线程无法获取锁，从而出现死锁或资源竞争等问题。