【JS每日一算法:剑指Offer系列】🟨185.建立四叉树(递归)

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给你一个 n * n 矩阵 grid ,矩阵由若干 0 和 1 组成。请你用四叉树表示该矩阵 grid 。

你需要返回能表示矩阵 grid 的 四叉树 的根结点。

四叉树数据结构中,每个内部节点只有四个子节点。此外,每个节点都有两个属性:

  • val:储存叶子结点所代表的区域的值。1 对应 True,0 对应 False。注意,当 isLeaf 为 False 时,你可以把 True 或者 False 赋值给节点,两种值都会被判题机制 接受 。
  • isLeaf: 当这个节点是一个叶子结点时为 True,如果它有 4 个子节点则为 False 。
class Node {
    public boolean val;
    public boolean isLeaf;
    public Node topLeft;
    public Node topRight;
    public Node bottomLeft;
    public Node bottomRight;
}

我们可以按以下步骤为二维区域构建四叉树:

  1. 如果当前网格的值相同(即,全为 0 或者全为 1),将 isLeaf 设为 True ,将 val 设为网格相应的值,并将四个子节点都设为 Null 然后停止。
  2. 如果当前网格的值不同,将 isLeaf 设为 False, 将 val 设为任意值,然后如下图所示,将当前网格划分为四个子网格。
  3. 使用适当的子网格递归每个子节点。

如果你想了解更多关于四叉树的内容,可以参考 wiki 。

四叉树格式:

你不需要阅读本节来解决这个问题。只有当你想了解输出格式时才会这样做。输出为使用层序遍历后四叉树的序列化形式,其中 null 表示路径终止符,其下面不存在节点。

它与二叉树的序列化非常相似。唯一的区别是节点以列表形式表示 [isLeaf, val] 。

如果 isLeaf 或者 val 的值为 True ,则表示它在列表 [isLeaf, val] 中的值为 1 ;如果 isLeaf 或者 val 的值为 False ,则表示值为 0

 

示例 1:

输入: grid = [[0,1],[1,0]]
输出: [[0,1],[1,0],[1,1],[1,1],[1,0]]
解释: 此示例的解释如下:
请注意,在下面四叉树的图示中,0 表示 false1 表示 True 。

示例 2:

输入: grid = [[1,1,1,1,0,0,0,0],[1,1,1,1,0,0,0,0],[1,1,1,1,1,1,1,1],[1,1,1,1,1,1,1,1],[1,1,1,1,0,0,0,0],[1,1,1,1,0,0,0,0],[1,1,1,1,0,0,0,0],[1,1,1,1,0,0,0,0]]
输出: [[0,1],[1,1],[0,1],[1,1],[1,0],null,null,null,null,[1,0],[1,0],[1,1],[1,1]]
解释: 网格中的所有值都不相同。我们将网格划分为四个子网格。
topLeft,bottomLeft 和 bottomRight 均具有相同的值。
topRight 具有不同的值,因此我们将其再分为 4 个子网格,这样每个子网格都具有相同的值。
解释如下图所示:

 

提示:

  1. n == grid.length == grid[i].length
  2. n == 2x 其中 0 <= x <= 6

题解:

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/**
 * @description: 递归回溯   TC:O(n^2)  SC:O(n^2)
 * @author: JunLiangWang
 * @param {*} grid 给定矩阵
 * @return {*}
 */
function recursionBacktracking(grid) {
    /**
     * 本方案使用递归回溯的方式,将矩阵不断行列递归2分,
     * 直到长度为1,然后回溯过程将4个矩阵合并为1个,构
     * 造节点。
     */

    /**
     * @description: 递归
     * @author: JunLiangWang
     * @param {*} startRow 开始行索引
     * @param {*} startCol 开始列索引
     * @param {*} length   矩阵长度
     * @return {*}
     */
    function recursion(startRow, startCol, length) {
        // 直到长度为1,构造节点返回
        if (length == 1) return new Node(grid[startRow][startCol], true);
        // 2分行列
        let cuLength = length / 2,
        // 继续递归,获得左右上/左右下的矩阵节点
            nodeList = [recursion(startRow, startCol, cuLength),
            recursion(startRow, startCol + cuLength, cuLength),
            recursion(startRow + cuLength, startCol, cuLength),
            recursion(startRow + cuLength, startCol + cuLength, cuLength)]
        // 根据规则,合并4个矩阵,构造节点
        for (let i = 0; i < 4; i++) {
            // 如果子矩阵ifLeaf为false,或者其值不相等,则需要将其作为子节点
            if (!nodeList[i].isLeaf || (i != 0 && nodeList[i].val != nodeList[i - 1].val)) {
                return new Node(grid[startRow][startCol], false, nodeList[0],
                    nodeList[1], nodeList[2], nodeList[3])
            }
        }
        // 如果子矩阵ifLeaf为true,且其值全等,则需要子节点全为null,其isLeaf也为true
        return new Node(grid[startRow][startCol], true);
    }

    // 执行递归返回节点
    return recursion(0, 0, grid.length)
}