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二叉树--所有路径

二叉树--所有路径

很明显本题是一个回溯算法,解题的时候要注意,递归的下一句就是回溯。同时本题提供了两种不同的解法。

显式回溯 vs 隐式回溯

特性隐式回溯显式回溯写法 (vector<int> 或 string&)
参数传递string path(值传递,拷贝)vector<int>& path(引用传递)
内存开销较大。每层递归都要拷贝整个字符串。较小。全程共用一个容器。
回溯操作。利用函数作用域自动销毁副本。必须手动pop_back()
代码示例traversal(node, path + "->", res)path.push_back(val); traversal(...); path.pop_back();
理解难度简单,符合直觉。需要理解“恢复现场”的概念。

显式回溯

显式回溯将回溯的过程写了出来,比较容易理解。

tips:

  1. path使用整型数组是因为方便回溯。
  2. path和result是引用类,意味这整个递归全程共用一个容器。
  3. 使用先序遍历访问二叉树,是因为先序遍历符合二叉树的访问顺序。
  4. 根节点处理在递归结束条件前,是因为叶子节点也要加入path。
  5. 回溯就在递归的后面。

代码

void backtracking_1(TreeNode* root, vector<int>& path, vector<string>& result) { path.push_back(root->val); // 1. 处理当前节点 // 2. 判断叶子节点 if (root->left == nullptr && root->right == nullptr) { string sPath; for (int i = 0; i < path.size() - 1; i++) { sPath += to_string(path[i]); sPath += "->"; } sPath += to_string(path.back()); result.push_back(sPath); return; // 遇到叶子节点,记录路径后返回(注意:此时不pop,由调用层处理) } // 3. 递归逻辑 if (root->left) { backtracking_1(root->left, path, result); path.pop_back(); // 回溯:处理完左子树,把左孩子弹出,恢复现场 } if (root->right) { backtracking_1(root->right, path, result); path.pop_back(); // 回溯:处理完右子树,把右孩子弹出 } }

显式回溯整体比较好理解。

隐式回溯

隐式回溯的核心在于利用 C++ 的“值传递” (Pass by Value) 特性。

  1. 引用传递 (&):全程共享同一个 string 对象,子递归的修改会影响父递归,因此需要手动 pop_back 来“显式回溯”。
  2. 值传递 (无 &):每次递归都会拷贝一份新的 string 副本。子递归只修改自己的副本,不影响父递归。
  3. 当子递归函数返回时,副本自动销毁,父递归的变量保持原样,从而实现了“隐式回溯”。

注意代码中的注释,解释为了为什么可以实现隐式回溯。

代码

void backtracking_2(TreeNode* root, string path, vector<string>& result){ // 这里修改的是本层的path值,也不会影响上一层的path值,但是会影响传递给下一层的path值 path += to_string(root->val); if(!root->left && !root->right){ result.push_back(path); return; } if(root->left){ // path + "->":传递给下一层的path值为本层的path值加上"->",但是本层的path没有改变 backtracking_2(root->left, path + "->", result); } if(root->right){ backtracking_2(root->right, path + "->", result); } }

拓展

当你理解了隐式回溯,下面的代码你应该也可以理解。

class Solution { private: void traversal(TreeNode* cur, string path, vector<string>& result) { path += to_string(cur->val); // 中,中为什么写在这里,因为最后一个节点也要加入到path中 if (cur->left == NULL && cur->right == NULL) { result.push_back(path); return; } if (cur->left) { path += "->"; traversal(cur->left, path, result); // 左 path.pop_back(); // 回溯 '>' path.pop_back(); // 回溯 '-' } if (cur->right) { path += "->"; traversal(cur->right, path, result); // 右 path.pop_back(); // 回溯'>' path.pop_back(); // 回溯 '-' } } public: vector<string> binaryTreePaths(TreeNode* root) { vector<string> result; string path; if (root == NULL) return result; traversal(root, path, result); return result; } };

为什么这次path同样是值传递 (无 &),但是也需要回溯,并需要回溯两次?

虽然这个代码也是值传递,但是在每一层path会执行“path += ”->", 并且将path传递给下一层,因此当下一层执行结束后,需要回溯将 “-” 和 “>" 回溯,

为什么不需要回溯节点的值?

因为是值传递 (无 &),每层对于 “path += to_string(root->val);” 的操作是针对本层的path,不影响上一层path,只会影响下一层的传递,因此当本层执行完之后,返回上一层不需要回溯节点的值。

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