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【二叉树专题】一道深入浅出的 DFS 题:求二叉树的直径(含通俗易懂讲解)

题目: 给你一棵二叉树的根节点,返回这棵树的 直径
直径 是任意两个节点路径中,最长的一条路径所经过的边数

比如下面这棵树:

      1/ \2   3/ \     4   5

它的最长路径是:4 → 2 → 5 或者 4 → 2 → 1 → 3,路径长度都是 3(注意是边数而不是节点数),所以直径就是 3。


解题思路:每个节点都可能是“最长路径”的中心

我们要做的,是找到一条从一个节点出发,向下穿过某个节点走到另一个节点的路径,这条路径的长度最长。

换句话说:

  • 每个节点都可能是“最长路径”的中间节点

  • 这个路径的长度 = 它左子树的最大深度 + 右子树的最大深度

所以我们可以:

  • 对每个节点进行深度优先搜索(DFS)

  • 每个节点返回它的最大深度

  • 同时,在回溯时顺便更新一个全局变量,记录最长路径


代码实现(Java)

class Solution {int ans = 0;public int diameterOfBinaryTree(TreeNode root) {dfs(root);return ans;}int dfs(TreeNode u) {if (u == null) return 0;int l = dfs(u.left);  // 左子树深度int r = dfs(u.right); // 右子树深度ans = Math.max(ans, l + r); // 更新最大直径(路径长度)return Math.max(l, r) + 1;  // 返回当前节点的深度}
}

每行代码都讲清楚!

全局变量 ans

int ans = 0;

用于记录当前找到的最大直径(最长路径的边数)。


主函数:diameterOfBinaryTree

public int diameterOfBinaryTree(TreeNode root) {dfs(root);return ans;
}
  • 从根节点开始递归

  • 所有更新都在 dfs 过程中完成,最终返回最大值即可


DFS 函数:

int dfs(TreeNode u) {if (u == null) return 0;
  • 如果是空节点,深度为 0,直接返回

int l = dfs(u.left), r = dfs(u.right);
  • 分别获取左右子树的最大深度

ans = Math.max(ans, l + r);
  • 当前节点的最长路径:左子树深度 + 右子树深度

  • 更新 ans,记录目前为止最长的路径

return Math.max(l, r) + 1;
  • 当前节点的深度:左右子树较大者 + 1(加上当前这一层)

  • 这个值会被传给父节点,用于计算直径


举个例子帮助理解

我们用这棵树来举例:

      1/ \2   3/ \     4   5
  • 节点 4 和 5 的深度是 1

  • 节点 2 的左右子树深度为 1+1 = 2,更新直径为 2

  • 节点 3 的深度是 1

  • 节点 1 的左右深度为 2 和 1,路径长度为 3,更新直径为 3

所以最后的直径为 3


时间与空间复杂度分析

  • 时间复杂度:O(n)
    每个节点都只被访问一次,n 是节点数。

  • 空间复杂度:O(h)
    h 是树的高度。递归调用栈最多会达到 h 层。


总结一句话记住:

每个节点都可以是“最长路径”的中心,左边能走多远 + 右边能走多远,就是它能提供的最长路径!

通过 DFS 遍历整棵树,记录所有节点作为“中心”时的最长路径长度,找出最大的那一个,就是二叉树的直径。

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