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算法 二叉树的最小深度(深度优先(递归栈stack)/广度优先(队列queue))

时间:2019-07-11 21:31:54

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算法 二叉树的最小深度(深度优先(递归栈stack)/广度优先(队列queue))

前言

题目链接

给定一个二叉树,找出其最小深度。

最小深度是从根节点到最近叶子节点的最短路径上的节点数量。

说明:叶子节点是指没有子节点的节点。

一、深度优先

1.1 算法概述

深度优先搜索属于图算法的一种,英文缩写为DFS。其过程简要来说是对每一个可能的分支路径深入到不能再深入为止,而且每个节点只能访问一次。

深度优先搜索是一种在开发爬虫早期使用较多的方法,它的目的是要达到被搜索结构的叶结点(即那些不包含任何超链的HTML文件) 。

它的思想:

a.访问顶点v;

b.依次从v的未被访问的邻接点出发,对图进行深度优先遍历;直至图中和v有路径相通的顶点都被访问;

c.若此时图中尚有顶点未被访问,则从一个未被访问的顶点出发,重新进行深度优先遍历,直到图中所有顶点均被访问过为止。

1.2 原理详解

深度优先搜索用栈(stack)来实现,整个过程可以想象成一个倒立的树形:

1、把根节点压入栈中。

2、每次从栈中弹出一个元素,搜索所有在它下一级的元素,把这些元素压入栈中。并把这个元素记为它下一级元素的前驱。

3、找到所要找的元素时结束程序。

4、如果遍历整个树还没有找到,结束程序。

1.3 代码

/*** Definition for a binary tree node.* struct TreeNode {*int val;*struct TreeNode *left;*struct TreeNode *right;* };*///深度优先int minDepth(struct TreeNode* root){if(!root) return 0;if(!root->left && !root->right) return 1;int min_dep = pow(2, sizeof(min_dep) * 8) - 1;if(root->left){int tmp = minDepth(root->left);min_dep = tmp < min_dep ? tmp : min_dep;}if(root->right){int tmp = minDepth(root->right);min_dep = tmp < min_dep ? tmp : min_dep;}return min_dep + 1;}

二、广度优先

2.1 算法概述

宽度优先搜索算法(又称广度优先搜索)是最简便的图的搜索算法之一,这一算法也是很多重要的图的算法的原型。Dijkstra单源最短路径算法和Prim最小生成树算法都采用了和宽度优先搜索类似的思想。其别名又叫BFS,属于一种盲目搜寻法,目的是系统地展开并检查图中的所有节点,以找寻结果。换句话说,它并不考虑结果的可能位置,彻底地搜索整张图,直到找到结果为止。

2.2 原理详解

广度优先搜索使用队列(queue)来实现,整个过程也可以看做一个倒立的树形:

1、把根节点放到队列的末尾。

2、每次从队列的头部取出一个元素,查看这个元素所有的下一级元素,把它们放到队列的末尾。并把这个元素记为它下一级元素的前驱。

3、找到所要找的元素时结束程序。

4、如果遍历整个树还没有找到,结束程序。

2.3 代码

//广度优先/*** Definition for a binary tree node.* struct TreeNode {*int val;*struct TreeNode *left;*struct TreeNode *right;* };*/typedef struct queue_node{struct queue_node* next;struct TreeNode* val;int dep;}queue_node_t;queue_node_t* init_queue_node(struct TreeNode* tree_node, int depth){queue_node_t* node = (queue_node_t*)malloc(sizeof(*node));node->next = NULL;node->val = tree_node;node->dep = depth;return node;}int minDepth(struct TreeNode* root){if(!root) return 0;if(!root->left && !root->right) return 1;int res = 0;queue_node_t* tail = NULL, *iter = NULL, *new_node = NULL;queue_node_t* head = init_queue_node(root, 1);iter = head;tail = head;while(iter){res = iter->dep;if(!iter->val->left && !iter->val->right){break;}if(iter->val->left){new_node = init_queue_node(iter->val->left, iter->dep + 1);tail->next = new_node;tail = tail->next;}if(iter->val->right){new_node = init_queue_node(iter->val->right, iter->dep + 1);tail->next = new_node;tail = tail->next;}iter = iter->next;}return res;}

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