Java?C++?算法題解leetcode652尋找重復(fù)子樹(shù)

更新時(shí)間：2022年09月14日 09:34:56 作者：AnjaVon

這篇文章主要為大家介紹了Java?C++?算法題解leetcode652尋找重復(fù)子樹(shù)示例詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

題目要求

思路一：DFS+序列化

設(shè)計(jì)一種規(guī)則將所有子樹(shù)序列化，保證不同子樹(shù)的序列化字符串不同，相同子樹(shù)的序列化串相同。
用哈希表存所有的字符串，統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)次數(shù)即可。
- 定義map中的關(guān)鍵字（key）為子樹(shù)的序列化結(jié)果，值（value）為出現(xiàn)次數(shù)。
此處采用的方式是在DFS遍歷順序下的每個(gè)節(jié)點(diǎn)后添加"-"，遇到空節(jié)點(diǎn)置當(dāng)前位為空格。

Java

class Solution {
    Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
    List<TreeNode> res = new ArrayList<>();
    public List<TreeNode> findDuplicateSubtrees(TreeNode root) {
        DFS(root);
        return res;
    }
    String DFS(TreeNode root) {
        if (root == null)
            return " ";
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append(root.val).append("-");
        sb.append(DFS(root.left)).append(DFS(root.right));
        String sub = sb.toString(); // 當(dāng)前子樹(shù)
        map.put(sub, map.getOrDefault(sub, 0) + 1);
        if (map.get(sub) == 2) // ==保證統(tǒng)計(jì)所有且只記錄一次
            res.add(root);
        return sub;
    }
}

時(shí)間復(fù)雜度：O(n^2)
空間復(fù)雜度：O(n)

C++

要把節(jié)點(diǎn)值轉(zhuǎn)換為字符串格式……嗚嗚嗚卡了半天才意識(shí)到

class Solution {
public:
    unordered_map<string, int> map;
    vector<TreeNode*> res;
    vector<TreeNode*> findDuplicateSubtrees(TreeNode* root) {
        DFS(root);
        return res;
    }
    string DFS(TreeNode* root) {
        if (root == nullptr)
            return " ";
        string sub = "";
        sub += to_string(root->val); // 轉(zhuǎn)換為字符串?。?！
        sub += "-";
        sub += DFS(root->left);
        sub += DFS(root->right);
        if (map.count(sub))
            map[sub]++;
        else
            map[sub] = 1;
        if (map[sub] == 2) // ==保證統(tǒng)計(jì)所有且只記錄一次
            res.emplace_back(root);
        return sub;
    }
};

時(shí)間復(fù)雜度：O(n^2)
空間復(fù)雜度：O(n)

Rust

在判定等于222的地方卡了好久，報(bào)錯(cuò)borrow of moved value sub，沒(méi)認(rèn)真學(xué)rust導(dǎo)致閉包沒(méi)搞好，然后根據(jù)報(bào)錯(cuò)內(nèi)容猜了下，把上面的加了個(gè)clone()果然好了。

use std::rc::Rc;
use std::cell::RefCell;
use std::collections::HashMap;
impl Solution {
    pub fn find_duplicate_subtrees(root: Option<Rc<RefCell<TreeNode>>>) -> Vec<Option<Rc<RefCell<TreeNode>>>> {
        let mut res = Vec::new();
        fn DFS(root: &Option<Rc<RefCell<TreeNode>>>, map: &mut HashMap<String, i32>, res: &mut Vec<Option<Rc<RefCell<TreeNode>>>>) -> String {
            if root.is_none() {
                return " ".to_string();
            }
            let sub = format!("{}-{}{}", root.as_ref().unwrap().borrow().val, DFS(&root.as_ref().unwrap().borrow().left, map, res), DFS(&root.as_ref().unwrap().borrow().right, map, res));
            *map.entry(sub.clone()).or_insert(0) += 1;
            if map[&sub] == 2 { // ==保證統(tǒng)計(jì)所有且只記錄一次
                res.push(root.clone());
            }
            sub            
        }
        DFS(&root, &mut HashMap::new(), &mut res);
        res
    }
}

時(shí)間復(fù)雜度：O(n^2)
空間復(fù)雜度：O(n)

思路二：DFS+三元組

和上面其實(shí)差不多，三元組本質(zhì)上也是一種序列化形式，可以指代唯一的子樹(shù)結(jié)構(gòu)：
- 三元組中的內(nèi)容為(根節(jié)點(diǎn)值,左子樹(shù)標(biāo)識(shí),右子樹(shù)標(biāo)識(shí))(根節(jié)點(diǎn)值, 左子樹(shù)標(biāo)識(shí),右子樹(shù)標(biāo)識(shí))(根節(jié)點(diǎn)值,左子樹(shù)標(biāo)識(shí),右子樹(shù)標(biāo)識(shí))；
  - 這個(gè)標(biāo)識(shí)是給每個(gè)不同結(jié)構(gòu)的子樹(shù)所賦予的唯一值，可用于標(biāo)識(shí)其結(jié)構(gòu)。
- 所以三元組相同則判定子樹(shù)結(jié)構(gòu)相同；
- 該方法使用序號(hào)標(biāo)識(shí)子樹(shù)結(jié)構(gòu)，規(guī)避了思路一中越來(lái)越長(zhǎng)的字符串，也減小了時(shí)間復(fù)雜度。
定義哈希表mapmapmap存儲(chǔ)每種結(jié)構(gòu)：
- 關(guān)鍵字為三元組的字符串形式，值為當(dāng)前子樹(shù)的標(biāo)識(shí)和出現(xiàn)次數(shù)所構(gòu)成的數(shù)對(duì)。
- 其中標(biāo)識(shí)用從000開(kāi)始的整數(shù)flagflagflag表示。

Java

class Solution {
    Map<String, Pair<Integer, Integer>> map = new HashMap<String, Pair<Integer, Integer>>();
    List<TreeNode> res = new ArrayList<>();
    int flag = 0;
    public List<TreeNode> findDuplicateSubtrees(TreeNode root) {
        DFS(root);
        return res;
    }
    public int DFS(TreeNode root) {
        if (root == null)
            return 0;  
        int[] tri = {root.val, DFS(root.left), DFS(root.right)};
        String sub = Arrays.toString(tri); // 當(dāng)前子樹(shù)
        if (map.containsKey(sub)) { // 已統(tǒng)計(jì)過(guò)
            int key = map.get(sub).getKey();
            int cnt = map.get(sub).getValue();
            map.put(sub, new Pair<Integer, Integer>(key, ++cnt));
            if (cnt == 2) // ==保證統(tǒng)計(jì)所有且只記錄一次
                res.add(root);
            return key;
        }
        else { // 首次出現(xiàn)
            map.put(sub, new Pair<Integer, Integer>(++flag, 1));
            return flag;
        }
    }
}

時(shí)間復(fù)雜度：O(n)
空間復(fù)雜度：O(n)

C++

class Solution {
public:
    unordered_map<string, pair<int, int>> map;
    vector<TreeNode*> res;
    int flag = 0;
    vector<TreeNode*> findDuplicateSubtrees(TreeNode* root) {
        DFS(root);
        return res;
    }
    int DFS(TreeNode* root) {
        if (root == nullptr)
            return 0;
        string sub = to_string(root->val) + to_string(DFS(root->left)) + to_string(DFS(root->right)); // 當(dāng)前子樹(shù)
        if (auto cur = map.find(sub); cur != map.end()) { // 已統(tǒng)計(jì)過(guò)
            int key = cur->second.first;
            int cnt = cur->second.second;
            map[sub] = {key, ++cnt};
            if (cnt == 2) // ==保證統(tǒng)計(jì)所有且只記錄一次
                res.emplace_back(root);
            return key;
        } 
        else { // 首次出現(xiàn)
            map[sub] = {++flag, 1};
            return flag;
        }
    }
};

時(shí)間復(fù)雜度：O(n)
空間復(fù)雜度：O(n)

Rust

三元組不好搞，所以用了兩個(gè)二元哈希表替代一個(gè)存放三元組和標(biāo)識(shí)，另一個(gè)存放標(biāo)識(shí)與出現(xiàn)次數(shù)。

use std::rc::Rc;
use std::cell::RefCell;
use std::collections::HashMap;
impl Solution {
    pub fn find_duplicate_subtrees(root: Option<Rc<RefCell<TreeNode>>>) -> Vec<Option<Rc<RefCell<TreeNode>>>> {
        let mut res = Vec::new();
        fn DFS(root: &Option<Rc<RefCell<TreeNode>>>, sub_flag: &mut HashMap<String, i32>, flag_cnt: &mut HashMap<i32, i32>, res: &mut Vec<Option<Rc<RefCell<TreeNode>>>>, flag: &mut i32) -> i32 {
            if root.is_none() {
                return 0;
            }
            let (lflag, rflag) = (DFS(&root.as_ref().unwrap().borrow().left, sub_flag, flag_cnt, res, flag), DFS(&root.as_ref().unwrap().borrow().right, sub_flag, flag_cnt, res, flag));
            let sub = format!("{}{}{}", root.as_ref().unwrap().borrow().val, lflag, rflag);
            if sub_flag.contains_key(&sub) { // 已統(tǒng)計(jì)過(guò)
                let key = sub_flag[&sub];
                let cnt = flag_cnt[&key] + 1;
                flag_cnt.insert(key, cnt);
                if cnt == 2 { // ==保證統(tǒng)計(jì)所有且只記錄一次
                    res.push(root.clone());
                }
                key
            }
            else { // 首次出現(xiàn)
                *flag += 1;
                sub_flag.insert(sub, *flag);
                flag_cnt.insert(*flag, 1);
                *flag
            }
        }
        DFS(&root, &mut HashMap::new(), &mut HashMap::new(), &mut res, &mut 0);
        res
    }
}

時(shí)間復(fù)雜度：O(n)
空間復(fù)雜度：O(n)

總結(jié)

兩種方法本質(zhì)上都是基于哈希表，記錄重復(fù)的子樹(shù)結(jié)構(gòu)并統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)，在超過(guò)111時(shí)進(jìn)行記錄，不過(guò)思路二更巧妙地將冗長(zhǎng)的字符串變?yōu)槌?shù)級(jí)的標(biāo)識(shí)符。

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