代码随想录算法训练营第十六天|LeetCode 235. 二叉搜索树的最近公共祖先、701. 二叉搜索树中的插入操作、 450. 删除二叉搜索树中的节点

二叉树的第七天!

题目链接:235. 二叉搜索树的最近公共祖先

状态:看视频讲解后一次性AC

利用二叉搜索树的性质可以很容易的寻找p与q的公共祖先的位置。所以如果用递归的方法的话,就是递归三部曲:参数就是root, p, q三个节点,其中在每次递归时,root传入的都是当前层次的下一个节点,例如root.left或root.right。终止条件就是递归到root.val介于p.val与q.val之间。单层递归逻辑是如果root.val同时大于p.val和q.val,就向左节点递归;如果root.val同时小于p.val和q.val就向右节点递归。迭代法也是这个思路。本题关键在于为什么满足 root.val介于p.val与q.val之间 (这个条件) 的第一个节点就一定是最近公共祖先?这个这样理解:root的值介于p q 之间,那p, q 一定是一个在root的左子树,另一个在root的右子树中。所以无论往左或者往右再递归一层,都不再是另一个节点的祖先,(即错过另外一个)完整代码如下:

class Solution { // Java
    public TreeNode lowestCommonAncestor(TreeNode root, TreeNode p, TreeNode q) {
        if(root.val > p.val && root.val > q.val) return lowestCommonAncestor(root.left, p, q);
        if(root.val < p.val && root.val < q.val) return lowestCommonAncestor(root.right, p, q);
        return root;
    }
}

复杂度分析:
时间复杂度:O(h). h为树高, 树高决定递归深度
空间复杂度:O(h). h为树高, 同上

题目链接:701. 二叉搜索树中的插入操作

状态:一次性AC

本题可能最难想的点就在于如何添加 或 在哪插入节点了,但是想清楚无论何种情况,都可以在叶子节点找到合适的位置添加元素,这题就很简单了。因为题目也没说是添加之后要变成平衡二叉树。
所以思路也很简单,根据数值的大小,利用二叉搜索树的性质,一直递归到底层然后添加节点。
所以递归的方法中,参数就是节点root和添加的数值val。递归结束的条件就是找到空节点。单层递归逻辑就是根据值的大小找寻正确的方向,值比当前节点的值大就往右边找,值比当前节点的值小就往左边找。完整代码如下:

class Solution { // Java
    public TreeNode insertIntoBST(TreeNode root, int val) {
        if(root == null) return new TreeNode(val);
        if(root.val < val){
            root.right = insertIntoBST(root.right, val);
        }else if(root.val > val){
            root.left = insertIntoBST(root.left, val);
        }
        return root;
    }
}

复杂度分析:
时间复杂度:O(h). h为树高, 树高决定递归深度
空间复杂度:O(h). h为树高, 同上

题目链接:450. 删除二叉搜索树中的节点

状态:看了教程,跟着代码敲,才AC。还得细细琢磨

本题难点在于删除节点会改变树的结构,因此得列举出每一种情况才好应对。教程里说一共是有五种情况:

  1. 没找到删除的节点,遍历到空节点就直接返回了。接下来都是找到删除的节点的情况了:
  2. 左右孩子都为空,直接删除节点,返回null给上一级
  3. 左孩子为空,右孩子不为空,删除节点后 右孩子补位,因此返回右孩子给上一级
  4. 右孩子为空,左孩子不为空,删除节点后 左孩子补位,因此返回左孩子给上一级
  5. 左右孩子都不为空,则将删除节点左子树的头节点放在 删除节点 右子树的最左边节点上,删除节点的右孩子为新根节点。
    完整代码如下:情况二没有在代码里有所体现是因为 它被包含在了情况三四中,因为返回的无论是左节点还是右节点都是空。
class Solution { // Java
  public TreeNode deleteNode(TreeNode root, int key) {
    if (root == null) return root; // 情况一:没找到删除的节点
    if (root.val == key) {
      if (root.left == null) { // 情况三:删除节点的左孩子为空,右孩子不为空
        return root.right;
      } else if (root.right == null) { // 情况四:删除节点的右孩子为空,左孩子不为空
        return root.left;
      } else { // 情况五:左右孩子节点都不为空
        TreeNode cur = root.right;
        while (cur.left != null) {
          cur = cur.left;
        }
        cur.left = root.left;
        root = root.right;
        return root;
      }
    }
    if (root.val > key) root.left = deleteNode(root.left, key); // 继续在左子树中查找
    if (root.val < key) root.right = deleteNode(root.right, key); // 继续在右子树中查找
    return root;
  }
}

复杂度分析:
时间复杂度:O(h). h为树高, 树高决定递归深度
空间复杂度:O(h). h为树高, 同上

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