计算两个节点之间传抄次数的算法

对于给定的两个节点,分别找到它们的最早公共祖先(LCA)和最近公共祖先(LCP)。

计算从LCA到LCP路径上每个节点的传抄次数,即为两个节点之间的传抄次数的估计值。

这个算法的原理是,假设两个节点分别为A和B,它们的LCA为C,LCP为D。那么从A到B的传抄次数可以拆分成从A到C的传抄次数和从B到D的传抄次数。由于从A到C和从B到D之间没有重叠的节点,所以这两个部分的传抄次数可以分别计算。而从C到D的传抄次数可以通过LCA和LCP之间的路径上的节点来计算,即从C到D路径上每个节点的传抄次数之和。

Python 代码实现

# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.left = None
#         self.right = None

class Solution(object):
    def lowestCommonAncestor(self, root, p, q):
        '''
        :type root: TreeNode
        :type p: TreeNode
        :type q: TreeNode
        :rtype: TreeNode
        '''
        if not root or root == p or root == q:
            return root
        left = self.lowestCommonAncestor(root.left, p, q)
        right = self.lowestCommonAncestor(root.right, p, q)
        if left and right:
            return root
        return left or right
    
    def pathSum(self, root, node, path):
        if not root:
            return False
        path.append(root)
        if root == node:
            return True
        if (root.left and self.pathSum(root.left, node, path)) or (root.right and self.pathSum(root.right, node, path)):
            return True
        path.pop()
        return False
    
    def estimateTransmissions(self, root, p, q):
        '''
        :type root: TreeNode
        :type p: TreeNode
        :type q: TreeNode
        :rtype: int
        '''
        lca = self.lowestCommonAncestor(root, p, q)
        path1, path2 = [], []
        self.pathSum(lca, p, path1)
        self.pathSum(lca, q, path2)
        path = path1 + path2[::-1]
        res = 0
        for i in range(1, len(path)):
            res += (1 << (i - 1))
        return res

解释:

  1. lowestCommonAncestor(root, p, q) 函数用于寻找两个节点p和q的LCA。
  2. pathSum(root, node, path) 函数用于从root节点到node节点的路径,并将其存储在path列表中。
  3. estimateTransmissions(root, p, q) 函数用于估计从p节点到q节点的传抄次数。该函数首先找到p和q的LCA,然后分别找到从LCA到p和q的路径,最后将两条路径合并并计算每个节点的传抄次数之和。

需要注意的是,该算法仅提供了一个估计值,实际的传抄次数可能与估计值有所偏差。

计算两个节点之间传抄次数的算法

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