hot100 437.路径总和Ⅲ

思路:前缀和解法,利用前缀和求节点值之和等于targetSum的路径的数目(满足路径不需要从根节点开始,也不需要在叶子节点结束,但是路径方向必须是向下的,只能从父节点到子节点)。

一、前缀和定义:

1.定义:一个节点的前缀和就是该节点到根之间的路径和。

2.举例:如下图所示。

(1)节点4的前缀和为:1 + 2 + 4 = 7。

(2)节点8的前缀和为:1 + 2 + 4 + 8 = 15。

(3)节点9的前缀和为:1 + 2 + 5 + 9 = 17。

二、本题中前缀和的作用:两节点间的路径和即为两节点的前缀和之差。

1.举例:

(1)如下图所示:假如题目给定数值为5,节点1的前缀和为1,节点3的前缀和为1 + 2 + 3 = 6。

(2)prefix(3) - prefix(1) == 5。

(3)所以节点1到节点3之间,有一条符合要求的路径2->3。

2.利用前缀和简化问题:我们只需要遍历整棵树一次,记录每个节点的前缀和,并查询该节点的祖先节点中符合条件的个数,将这个数量加到最终结果上。

三、HashMap存储数据:key存储前缀和,value是该前缀和的节点数量,记录数量是因为有出现重复路径的可能。

举例:如下图所示,改图中前缀和为1的节点有两个,分别是0和1,所以路径和为2的路径数就有两条,分别是0->2和2。

.

四、恢复状态的意义:

1.题目要求:路径方向必须是向下的,即只能从父节点到子节点。当计算两个节点的前缀和的差值时,其中一个节点必须是另一个节点的祖先节点。

2.换句话说,当我们把一个节点的前缀和信息更新到map里时,它应当只对其子节点们生效。

举例:下图中有两个值为2的节点A,B。

(1)当遍历到最右方的节点6时,对于它来说,此时的前缀和为2的节点只该有B,因为A并不是节点6的祖先节点。

(2)如果不做状态恢复的话,当遍历右子树时,左子树中A的信息仍会保留在map中,那么此时节点6就会认为A,B都是可追溯到的节点,从而产生错误。

3.状态恢复代码的作用:在遍历完一个节点的所有子节点后,将其从map中除去。

五、核心思想:寻找从根节点到当前节点的路径上,是否存在某个前缀和curSum - target。如果存在,则说明从那个前缀和对应的节点到当前节点的路径和正好等于target。

即:curSum - (curSum - target) == target。

附代码:

java 复制代码
class Solution {
    Map<Long,Integer> prefixMap;
    int target;
    public int pathSum(TreeNode root, int targetSum) {
        prefixMap = new HashMap<>();
        target = targetSum;

        // key表示前缀和,value表示前缀和为这个值的路径的数量。
        // 初始化,表示空路径的前缀和为0,出现了1次,为了处理从根节点开始的路径
        prefixMap.put(0L,1); 
        return recur(root,0L);
    }

    // recur函数,用于遍历二叉树,对于每个节点,记录前缀和的同时,返回当前找到和为target的路径的数量
    // curSum表示node节点之前的前缀和
    private int recur(TreeNode node,Long curSum){
        if(node == null){
            return 0;
        }
        int res = 0; // 记录路径数量
        curSum += node.val; // 根节点到当前节点的路径和

        // 如果curSum - target在prefixMap中存在,则说明存在某个节点到当前节点的路径和等于target
        // curSum - (curSum - target) = target
        // 比如:target = 8,如果之前存在前缀和 = 5,且当前前缀和 = 13,那么13 - 5 = 8,说明从那个节点到当前节点的路径和为8
        res += prefixMap.getOrDefault(curSum - target,0);
        // 把当前节点的前缀和也加入到哈希表中,value加1
        prefixMap.put(curSum,prefixMap.getOrDefault(curSum,0) + 1);

        // 递归处理子树
        int left = recur(node.left,curSum);
        int right = recur(node.right,curSum);

        res = res + left + right; // 所有找到的路径数量总和即为总的路径数量

        // 恢复状态
        prefixMap.put(curSum,prefixMap.get(curSum) - 1); // 当前节点处理完后,要返回到父节点,当前节点的前缀和不应该影响其他分支的统计。因此在遍历完一个节点的所有子节点后,将其从map中除去
        return res;
    }
}
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