算法:二叉树最大路径和

核心解题思路

要理解这个算法,你需要明白二叉树中的任何一个节点在计算路径时,其实扮演了两个不同的角色

1. 对"上级"(父节点)的角色:只能提供一条腿

当一个节点(比如 root)向它的父节点汇报工作时,它不能把"左+根+右"这个像拱桥一样的路径汇报上去。因为路径不能分叉,一条路径要想继续向上延伸,只能选择左边或者右边的一条路

汇报值 = root->val + max(左子树能提供的最大单边路径, 右子树能提供的最大单边路径)。

2. 对"全局答案"的角色:可以是路径的最高点(拐点)

一条路径可以在当前节点"拐弯"。也就是说,路径可以是 左子树 -> 当前节点 -> 右子树。

当前节点为拐点的最大路径和 = 左子树最大贡献 + 右子树最大贡献 + root->val。

我们需要每遍历到一个节点,就计算一下以它为"拐点"的路径和是否比当前的全局最大值 ans 还要大。如果是,就更新 ans。

完整代码:

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    int maxPathSum(TreeNode* root) {
        int ans = INT_MIN; // 初始化为一个最小值,防止题目全是负数节点时出错
        dfs(root, ans);    // 开始递归
        return ans;        // 返回最终找到的全局最大路径和
    }

    // 注意这里 ans 是引用传递 (int &ans),这样递归中修改的都是同一个变量
    int dfs(TreeNode *root, int &ans) {
        // 1. 递归终止条件(Base Case)
        // 如果节点为空,它对路径的贡献就是 0
        if (root == nullptr) return 0;

        // 2. 递归计算左右子树的"最大贡献值"
        // 核心逻辑:max(0, ...) 是精华所在!
        // 如果子树计算出的路径和是负数(比如 -10),那我们不如不选那条路(即贡献为 0)。
        // 这相当于"剪枝",把负贡献的尾巴剪掉。
        int left = max(0, dfs(root->left, ans));
        int right = max(0, dfs(root->right, ans));

        // 3. 计算"单边最大路径"(用于返回给父节点)
        // temp 代表:如果父节点想连我,我能提供的最大值。
        // 我只能带上我左右孩子中较大的那一个(或者都不带,如果都是0)。
        int temp = max(left, right) + root->val;

        // 4. 更新全局最大值(ans)
        // 这里原作者写了两行更新,其实逻辑涵盖了两种情况:
        
        // 第一行:更新单边路径的情况(比如路径只到当前节点为止,或者只连一边)
        ans = max(ans, temp); 
        
        // 第二行:更新"拱桥"情况(最关键的一步)
        // 路径形态:左孩子 -> 当前节点 -> 右孩子
        // 这代表路径在当前节点这里"拐弯"了,不再向父节点延伸。
        ans = max(ans, left + right + root->val);

        // 5. 返回值
        // 注意!这里必须返回 temp。
        // 因为 dfs 函数的定义是"返回该节点能给父节点提供的最大单边路径"。
        // 你不能返回"左+根+右",因为那是一条死路(两头都堵住了),不能再连父节点了。
        return temp;
    } 
};

输入: root = 1, 2, 3

步骤演示:

  1. 处理节点 2 (左子叶):
    • left, right 都是 0 (因为无子节点)。
    • temp (汇报给父节点) = 0 + 0 + 2 = 2
    • 更新 ans:此时 ans 可能是 2 (视初始化和遍历顺序而定)。
    • 返回 2
  2. 处理节点 3 (右子叶):
    • left, right 都是 0。
    • temp (汇报给父节点) = 0 + 0 + 3 = 3
    • 更新 ans:ans 更新为 3。
    • 返回 3
  3. 处理节点 1 (根节点):
    • left = 2 (来自节点 2 的返回值)。
    • right = 3 (来自节点 3 的返回值)。
    • 计算拱桥路径 (拐点路径): left + right + root-\>val = 2 + 3 + 1 = 6
    • 更新 ans:ans 变为 6
    • 计算返回值 (temp): max(2, 3) + 1 = 4 (这意味着如果 1 还有父节点,它会汇报 4)。

最终结果 ans = 6

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