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437. Path Sum III

思路

求二叉树中路径和等于sum的路径条数，这个路径不一定是从根开始以叶子结束，只要求从上到下就行。

思路一

最简单的思路，如果这条路径要求必须从根开始，那么这题只需要遍历一遍二叉树就行了。
因此我们考虑遍历一遍二叉树，遍历到节点node时，就将node作为根节点调用从根开始的路径和函数。则算法具体步骤如下:

• 递归遍历root这课树，假设现在遍历到了节点node，运行rootpathSum(node, sum)；
• rootpathSum(node, sum)计算了所有从node开始的路径的和等于sum的路径条数；
• 同时用一个全局变量res对结果进行累加。

运用了两次递归，复杂度有点高。 实际跑出来只击败了30%多...
时间复杂度O(n*n)

思路二

思路一递归中还包含递归，因此时间复杂度比较高。
其实我们在先序遍历到某个节点node时，从根到此节点路径(设为out)上所有节点都应见过了， 那么我们就应该知道路径out上有多少满足条件且以node结束的子路径了。out定义成一个数组，里面存放了从root到node这条路径的所有节点，再用curSum记录out里面所有 元素的和，每次都要检查out里面是否存在满足条件且以node结束的子路径（一个for循环）。
相对于思路一来说，思路二把思路一的递归改成了循环，运行时间有所下降(击败了80%的人)但是时间复杂度依然是O(n*n)

思路三*

不难发现思路二中的每次for循环包含了大量的重复运算，我们可以考虑用空间换时间的思想去掉这些不必要的重复计算。
大致思想还是同思路二，不过不用out数组记录root到node的所有节点，而是用一个hash表mp记录root到(当前)所有节点的每个路径和的个数，这样的话mp[curSum - sum] 就是满足条件的且以node结束的路径条数。
例如，若root到node的值分别是：1、2、3、-3，则4个从root开始的路径和分别为1、3、6、3，那么此时就有mp[0] = 1、mp[1] = 1、mp[3]=2、mp[6]=1。 若sum=2，则此时得到的满足条件的且以node结束的路径条数就为mp[curSum - sum] = mp[3 - 2] = 1, 这条路径就是“2、3、-3”。
此时击败了99%的人，时间复杂度为O(n)

C++

思路一

class Solution {
private:
    int res = 0;
    int rootpathSum(TreeNode *root, int sum){ // 计算从根开始的路径和等于sum的路径条数
        if(!root) return 0;
        int tmp = 0;
        if(root -> val == sum) tmp++;
        tmp += rootpathSum(root -> left, sum - root -> val);
        tmp += rootpathSum(root -> right, sum - root -> val);
        return tmp;
    }
    void sum_rootpathSum(TreeNode* root, int sum){ // 遍历一遍树，将所有的rootpathSum相加
        if(!root) return;
        res += rootpathSum(root, sum);
        sum_rootpathSum(root -> left, sum);
        sum_rootpathSum(root -> right, sum);
    }
public:
    int pathSum(TreeNode* root, int sum) {
        sum_rootpathSum(root, sum);
        return res;
    }
};

思路二

class Solution {
private:
    int res = 0;
    void helper(TreeNode* node, int sum, int curSum, vector<TreeNode*>& out) {
        if (!node) return;
        curSum += node->val;
        out.push_back(node);
        if (curSum == sum) ++res;
        int t = curSum;
        for (int i = 0; i < out.size() - 1; i++) { // 循环判断以node为结束的子路径中是否有满足条件的
            t -= out[i]->val;
            if (t == sum) res++;
        }
        helper(node->left, sum, curSum, out);
        helper(node->right, sum, curSum, out);
        out.pop_back();
    }
public:
    int pathSum(TreeNode* root, int sum) {
        vector<TreeNode*> out;
        helper(root, sum, 0, out);
        return res;
    }
};

思路三

class Solution {
private:
    int helper(TreeNode* node, int sum, int curSum, unordered_map<int, int>& mp) {
        if (!node) return 0;
        curSum += node->val;
        int res = mp[curSum - sum]; // 以node为结束的路径和等于sum的路径条数
        mp[curSum]++; // mp记录root到(当前)所有节点的路径和的个数
        res += helper(node->left, sum, curSum, mp) + helper(node->right, sum, curSum, mp);
        mp[curSum]--;
        return res;
    }
public:
    int pathSum(TreeNode* root, int sum) {
        unordered_map<int, int>mp;
        mp[0] = 1; 
        return helper(root, sum, 0, mp);
    }
};