所有可能的真二叉树
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题目描述
给你一个整数 n
,请你找出所有可能含 n
个节点的 真二叉树 ,并以列表形式返回。答案中每棵树的每个节点都必须符合 Node.val == 0
。
答案的每个元素都是一棵真二叉树的根节点。你可以按 任意顺序 返回最终的真二叉树列表。
真二叉树 是一类二叉树,树中每个节点恰好有 0
或 2
个子节点。
示例 1:
输入:n = 7 输出:[[0,0,0,null,null,0,0,null,null,0,0],[0,0,0,null,null,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,null,null,null,null,0,0],[0,0,0,0,0,null,null,0,0]]
示例 2:
输入:n = 3 输出:[[0,0,0]]
提示:
1 <= n <= 20
代码结果
运行时间: 50 ms, 内存: 19.6 MB
/*
* 思路:
* - 同样是递归生成真二叉树,只是使用Java Stream的方式来实现。
* - 通过flatMap将递归结果展平,并使用collect进行结果的收集。
*/
import java.util.*;
import java.util.stream.*;
class TreeNode {
int val;
TreeNode left, right;
TreeNode(int val) { this.val = val; }
}
public class Solution {
public List<TreeNode> allPossibleFBT(int n) {
if (n % 2 == 0) return new ArrayList<>();
if (n == 1) return Collections.singletonList(new TreeNode(0));
n--;
return IntStream.range(1, n)
.filter(i -> i % 2 == 1)
.mapToObj(i -> allPossibleFBT(i)
.stream()
.flatMap(left -> allPossibleFBT(n - i)
.stream()
.map(right -> {
TreeNode root = new TreeNode(0);
root.left = left;
root.right = right;
return root;
})))
.flatMap(x -> x)
.collect(Collectors.toList());
}
}
解释
方法:
这个题解使用了动态规划的思想。首先,它初始化了一个列表 `f`,其中 `f[i]` 用于存储所有包含 `i` 个节点的真二叉树的根节点。由于真二叉树的节点数必须是奇数(除了根节点外,每两个子节点加一个节点),因此只需要计算奇数个节点的情形。对于每个奇数 `i`,遍历所有可能的左子树大小 `left_size`(也必须是奇数),然后对于每个 `left_size`,通过 `product` 函数从 `f[left_size]` 和 `f[i - 1 - left_size]` 中取出所有可能的左、右子树组合,为每对左右子树创建一个新的根节点,最后将这些树根节点存储在 `f[i]` 中。`product` 是笛卡尔积,用于生成所有可能的左右子树组合。
时间复杂度:
O(4^n / n^(3/2))
空间复杂度:
O(4^n / n^(3/2))
代码细节讲解
🦆
在你的题解中,你提到了使用动态规划的方法,能否详细解释为什么选择动态规划而不是其他算法?
▷🦆
你提到了`product`函数用于生成所有可能的左右子树组合,这是否意味着每次递归调用都会重新计算这些组合,还是说有缓存机制来避免重复计算?
▷🦆
在题解中,`f[i]`的初始化为什么从i=3开始,并且为什么只考虑奇数个节点?n=2时是否不可能构成真二叉树,如果是这样,请解释原因。
▷🦆
题解中使用了递归的方法,递归深度是否会成为处理大规模数据时的一个限制因素?如果是,有什么可能的解决方案?
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