day167—递归—二叉树的直径(LeetCode-543)

题目描述

给你一棵二叉树的根节点,返回该树的 直径

二叉树的 直径 是指树中任意两个节点之间最长路径的 长度 。这条路径可能经过也可能不经过根节点 root

两节点之间路径的 长度 由它们之间边数表示。

示例 1:

复制代码
输入:root = [1,2,3,4,5]
输出:3
解释:3 ,取路径 [4,2,1,3] 或 [5,2,1,3] 的长度。

示例 2:

复制代码
输入:root = [1,2]
输出:1

提示:

  • 树中节点数目在范围 [1, 104]
  • -100 <= Node.val <= 100

解决方案:

这段代码是基于后序遍历(DFS)求解二叉树直径的经典实现,核心思路是通过递归计算每个节点的左右子树深度,同时统计以该节点为 "拐弯点" 的路径长度,最终得到整棵树的最大直径。

核心逻辑

  1. 核心定义

    • ans:全局变量,记录二叉树的最大直径(即所有路径中的最长长度);
    • dfs(node):递归函数,返回以node为根的子树的深度 (从node到最远叶子节点的边数),同时在递归过程中更新全局最大直径。
  2. 递归边界 :若node为空(!node),返回 0(空树深度为 0)。

  3. 后序遍历核心逻辑

    • 先递归计算左子树深度l_len = dfs(node->left)
    • 再递归计算右子树深度r_len = dfs(node->right)
    • 关键操作:以当前节点为 "拐弯点" 的路径长度是l_len + r_len(左子树深度 + 右子树深度),用该值更新全局最大值ans
    • 返回当前子树的深度:max(l_len, r_len) + 1(取左右子树深度的最大值,加 1 表示当前节点到子树的一条边)。
  4. 主函数逻辑 :调用dfs(root)触发递归遍历整棵树,最终返回全局最大值ans(即二叉树的直径)。

关键特点

  • 时间复杂度 O (n):每个节点仅被递归访问一次,n 为节点数;
  • 空间复杂度 O (h):h 为树的高度,递归栈深度等于树高(平衡树 h=logn,退化为链表 h=n);
  • 逻辑简洁:将 "计算子树深度" 和 "统计最大直径" 融合在一次 DFS 中,无需额外遍历;
  • 直径定义:二叉树的直径是 "任意两个节点之间的最长路径长度"(路径长度 = 边数),该代码精准统计了所有可能的路径(以每个节点为拐弯点)。

验证示例(简单二叉树)

假设有如下二叉树:

plaintext

复制代码
    1
   / \
  2   3
 / \
4   5
  • 递归到节点 2 时,l_len=1(节点 4)、r_len=1(节点 5),ans更新为1+1=2
  • 递归到节点 1 时,l_len=2(节点 2 的子树深度)、r_len=1(节点 3 的子树深度),ans仍为 2(2+1=3?此处修正:该例子中节点 1 的l_len=2r_len=1ans会更新为 3,对应路径 4-2-5(长度 2)或 4-2-1-3(长度 3),最终直径为 3);
  • 最终返回ans=3,符合实际最长路径长度。

总结

  1. 核心思路:通过后序遍历递归计算子树深度,同时统计每个节点作为 "拐弯点" 的路径长度,取最大值即为二叉树直径;
  2. 关键设计:dfs函数兼具 "返回子树深度" 和 "更新最大直径" 两个职责,是该问题的最优解法;
  3. 功能效果:能正确计算任意二叉树的直径,时间 / 空间效率均为最优。

函数源码:

cpp 复制代码
/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    int ans=0;
    int dfs(TreeNode* node){
        if(!node)   return 0;
        int l_len=dfs(node->left);
        int r_len=dfs(node->right);
        ans=max(ans,l_len+r_len);
        return max(l_len,r_len)+1;
    }
    int diameterOfBinaryTree(TreeNode* root) {
        dfs(root);
        return ans;
    }
};
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