递归与迭代的优雅之舞:我在评论区功能中悟出的“树”之道…
发布时间:2025-07-21 06:41 浏览量:1
大家好,我是一个热衷于在代码世界里摸爬滚打的开发者。今天想跟大家聊聊一个我最近在项目中遇到的“小”问题,以及它如何让我对一个基础算法——“二叉树的最大深度”——有了全新的认识和感悟。
故事是这样的,我们团队正在开发一款新的社交应用,我负责的是其中一个核心功能:嵌套评论区 。就像你在各大论坛或社交媒体上看到的那样,用户可以对一篇文章发表评论,也可以对其他人的评论进行回复,形成一个层层嵌套的评论楼。
功能初期开发很顺利,但产品经理小姐姐(PM)很快就提出了一个新的需求:“为了保持 UI 的整洁和可读性,咱们得限制一下评论的嵌套层级,最多不能超过10层。”
我当时的第一反应是:“简单!” 但下一秒,一个问 #技术分享 #掘金题浮现在我脑海里:我怎么知道当前用户回复的评论,已经是在第几层了?
我需要一个方法,能在用户点击“回复”时,迅速判断出当前评论节点的“深度”。更进一步说,为了做一些全局的统计和展示,我需要能随时计算出任何一个评论分支下的“最大嵌套深度”。
这个评论和回复的结构,一个父评论下有多个子回复,每个子回复又可以有自己的回复……这不就是一棵活生生的“树”嘛!而 PM 的需求,本质上就是要求我计算出这棵“评论树”的 最大深度 。
这问题一下就变得有趣起来了,因为它完美地对应上了 LeetCode 上的这道经典题目:
104. 二叉树的最大深度
给定一个二叉树 root ,返回其最大深度。二叉树的 最大深度 是指从根节点到最远叶子节点的最长路径上的节点数。
题目的提示也给了我一些信息:
树中节点的数量在 [0, 10^4] 区间内 :这个数量级告诉我,一个 O(N) (N是节点数)的算法是完全可以接受的,我不需要去想什么黑科技。-100那么,开干!
我盯着草稿纸上画的评论树,突然“恍然大悟”。
一棵树(或者一个评论分支)的最大深度是多少?
如果这个分支是空的(没有评论),那深度就是0。如果不为空,那它的深度就是 1(它自己这一层)+ 它所有回复中,那个最深的回复分支的深度 。这简直就是为递归量身定做的!一个大问题可以分解成性质相同的小问题。我迅速写下了第一版解决方案,也就是 深度优先搜索(DFS)的递归实现 。
它的思路是利用递归“分而治之”的思想。一个节点的深度等于其最深的子节点深度加一。我们只需要不断地向下递归,直到遇到没有回复的“叶子评论”,然后层层返回深度即可。
class Solution { public int maxDepth(TreeNode root) { if (root == null) { return 0; }int leftDepth = maxDepth(root.left); int rightDepth = maxDepth(root.right);return Math.max(leftDepth, rightDepth) + 1; } }这代码简洁、优雅,完美地解决了问题。我甚至已经能想象到 PM 小姐姐满意的微笑了。
但作为一个严谨的程序员,我多想了一步。如果有个无聊的用户,在一个评论下疯狂地自我回复,盖了一个上万层的“摩天高楼”呢?
我的递归代码,每调用一次 maxDepth ,就会在程序的“调用栈”上增加一层。如果这个栈太深,就会导致一个经典的错误:StackOverflowError !栈被撑爆了!
虽然题目提示节点数最多10^4,一般系统栈都能应付,但在实际生产环境中,我们必须考虑这种极限情况。我不能让一个恶意用户搞垮我的服务。
那么,有没有不依赖系统调用栈的方法呢?当然有!
我想,既然一条道走到黑(DFS)有风险,那我何不“广撒网”呢?我可以一层一层地来遍历我的评论树。这思路就是 广度优先搜索(BFS) ,也叫层序遍历。
它的核心思路是使用一个队列(Queue)来辅助。首先,先把顶层评论(根节点)放进队列。接着,只要队列里还有评论,我就开始处理“一层”:先记录当前层的评论数,然后把这些评论一个个取出来,并把它们的直接回复加入队尾。每处理完一整层,深度计数器就加1。当队列为空时,所有评论都看完了,计数器的值就是最大深度。
import java.util.LinkedList;import java.util.Queue;class Solution { public int maxDepth(TreeNode root) { if (root == null) { return 0; } Queue queue = new LinkedList; queue.offer(root); int depth = 0; while (!queue.isEmpty) { int levelSize = queue.size; for (int i = 0; i这个方法完美地避开了栈溢出的风险,因为它用的是堆内存里的队列,空间大得多。而且逻辑清晰,一层一层数,绝对不会错。
我还想,我真的很喜欢递归那种“一条道走到黑”的逻辑,能不能在避免栈溢出的同时,保留 DFS 的灵魂呢?
答案是肯定的!我们可以 手动模拟递归 。递归用的是系统栈,那我们自己 new 一个栈(Stack)不就行了!为了实现这个,我们需要一个栈来存放待访问的节点,但只存节点还不够,我还需要知道这个节点在第几层。所以,我需要两个栈,一个存节点,一个存对应的深度。或者用一个栈存一个包含节点和深度的自定义对象。
import java.util.ArrayDeque;import java.util.Deque;class Solution { public int maxDepth(TreeNode root) { if (root == null) { return 0; } Deque nodeStack = new ArrayDeque; Deque depthStack = new ArrayDeque; nodeStack.push(root); depthStack.push(1); int maxDepth = 0; while (!nodeStack.isEmpty) { TreeNode currentNode = nodeStack.pop; int currentDepth = depthStack.pop; maxDepth = Math.max(maxDepth, currentDepth); if (currentNode.right != null) { nodeStack.push(currentNode.right); depthStack.push(currentDepth + 1); } if (currentNode.left != null) { nodeStack.push(currentNode.left); depthStack.push(currentDepth + 1); } } return maxDepth; } }这第三种方法,既有 DFS 的遍历逻辑,又像 BFS 一样健壮,不会有栈溢出的风险,可以说是集前两者优点于一身(除了代码稍微复杂一点点)。
文件系统 :计算一个文件夹下最深的子文件(或文件夹)路径有多长。UI渲染 :在React或Vue中,组件构成了一个组件树。分析组件树的最大深度可以帮助调试性能问题。组织架构图 :计算一个公司最大的管理层级是多少。依赖解析 :像 npm 或 Maven 这样的包管理器,在解析项目依赖时会形成一个依赖树,计算其深度可以分析依赖链的复杂度。你看,一个简单的算法题,背后却关联着这么多实际的工程问题。
如果你也对树的遍历产生了兴趣,不妨试试下面这几道 LeetCode 上的“亲戚”题目,它们会让你对 DFS 和 BFS 的理解更上一层楼:
二叉树的最小深度 :和最大深度是兄弟问题,但有个小陷阱哦。 N 叉树的最大深度 :从“二叉”到“N叉”,思路一样,代码稍作修改即可。 二叉树的层序遍历 :就是我们解法二BFS的核心思想。 平衡二叉树 :判断一棵树是否“平衡”,就需要反复计算左右子树的深度。希望我的这次经历能对你有所启发。下次当你再遇到看似复杂的问题时,不妨退后一步,看看它的核心数据结构是什么,或许一个经典的算法就能帮你轻松搞定!