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四叉树交集

二进制矩阵中的所有元素不是 0 就是 1 。 给你两个四叉树, quadTree1 和 quadTree2 。其中 quadTree1 表示一个 n * n 二进制矩阵,而 quadTree2 表示另一个 n * n 二进制矩阵。 请你返回一个表示 n * n 二进制矩阵的四叉树,它是 quadTr…

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""" class Node:

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题目描述

二进制矩阵中的所有元素不是 0 就是 1

给你两个四叉树,quadTree1quadTree2。其中 quadTree1 表示一个 n * n 二进制矩阵,而 quadTree2 表示另一个 n * n 二进制矩阵。

请你返回一个表示 n * n 二进制矩阵的四叉树,它是 quadTree1quadTree2 所表示的两个二进制矩阵进行 按位逻辑或运算 的结果。

注意,当 isLeafFalse 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

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
  • 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 百科

四叉树格式:

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:quadTree1 = [[0,1],[1,1],[1,1],[1,0],[1,0]]
, quadTree2 = [[0,1],[1,1],[0,1],[1,1],[1,0],null,null,null,null,[1,0],[1,0],[1,1],[1,1]]
输出:[[0,0],[1,1],[1,1],[1,1],[1,0]]
解释:quadTree1 和 quadTree2 如上所示。由四叉树所表示的二进制矩阵也已经给出。
如果我们对这两个矩阵进行按位逻辑或运算,则可以得到下面的二进制矩阵,由一个作为结果的四叉树表示。
注意,我们展示的二进制矩阵仅仅是为了更好地说明题意,你无需构造二进制矩阵来获得结果四叉树。

示例 2:

输入:quadTree1 = [[1,0]]
, quadTree2 = [[1,0]]
输出:[[1,0]]
解释:两个数所表示的矩阵大小都为 1*1,值全为 0 
结果矩阵大小为 1*1,值全为 0 。

 

提示:

  • quadTree1quadTree2 都是符合题目要求的四叉树,每个都代表一个 n * n 的矩阵。
  • n == 2x ,其中 0 <= x <= 9.
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解题思路

方法一

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"""
# Definition for a QuadTree node.
class Node:
    def __init__(self, val, isLeaf, topLeft, topRight, bottomLeft, bottomRight):
        self.val = val
        self.isLeaf = isLeaf
        self.topLeft = topLeft
        self.topRight = topRight
        self.bottomLeft = bottomLeft
        self.bottomRight = bottomRight
"""


class Solution:
    def intersect(self, quadTree1: "Node", quadTree2: "Node") -> "Node":
        def dfs(t1, t2):
            if t1.isLeaf and t2.isLeaf:
                return Node(t1.val or t2.val, True)
            if t1.isLeaf:
                return t1 if t1.val else t2
            if t2.isLeaf:
                return t2 if t2.val else t1
            res = Node()
            res.topLeft = dfs(t1.topLeft, t2.topLeft)
            res.topRight = dfs(t1.topRight, t2.topRight)
            res.bottomLeft = dfs(t1.bottomLeft, t2.bottomLeft)
            res.bottomRight = dfs(t1.bottomRight, t2.bottomRight)
            isLeaf = (
                res.topLeft.isLeaf
                and res.topRight.isLeaf
                and res.bottomLeft.isLeaf
                and res.bottomRight.isLeaf
            )
            sameVal = (
                res.topLeft.val
                == res.topRight.val
                == res.bottomLeft.val
                == res.bottomRight.val
            )
            if isLeaf and sameVal:
                res = res.topLeft
            return res

        return dfs(quadTree1, quadTree2)
speed

复杂度分析

指标
时间complexity is O(n^2) in the worst case when every cell is different, because each node may need to be visited once. Space complexity is also O(n^2) due to recursive call stack and potential creation of new Quad-Tree nodes for the result.
空间Depends on the final approach
psychology

面试官常问的追问

外企场景
  • question_mark

    Ask clarifying questions about leaf node representation and uniform region compression.

  • question_mark

    Look for correct recursive traversal and proper handling of OR at leaf nodes.

  • question_mark

    Expect discussion of time and space trade-offs between expanding every node versus compressing identical leaves.

warning

常见陷阱

外企场景
  • error

    Forgetting to compress four identical child leaves into one parent leaf after recursion.

  • error

    Incorrectly handling cases where one node is a leaf and the other is not, leading to unnecessary recursion.

  • error

    Mixing up quadrant order, which produces an incorrect merged Quad-Tree structure.

swap_horiz

进阶变体

外企场景
  • arrow_right_alt

    Logical AND of two Quad-Tree binary grids instead of OR.

  • arrow_right_alt

    Supporting non-square or non-power-of-two matrices with Quad-Tree adaptation.

  • arrow_right_alt

    Counting the number of true cells in the resulting Quad-Tree without building the tree explicitly.

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常见问题

外企场景

四叉树交集题解:二分·树·traversal | LeetCode #558 中等