【BST】108. 将有序数组转换为二叉搜索树

给你一个整数数组 nums ,其中元素已经按 升序 排列,请你将其转换为一棵 高度平衡 二叉搜索树。
高度平衡 二叉树是一棵满足「每个节点的左右两个子树的高度差的绝对值不超过 1 」的二叉树。
提示:
1 <= nums.length <= 104
-104 <= nums[i] <= 104
nums 按 严格递增 顺序排列

解题思路:递归 或 迭代

方法一:递归(不难想到)
/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public TreeNode sortedArrayToBST(int[] nums) {
        return recur(nums, 0, nums.length-1);
    }
    public TreeNode recur(int[] num, int l, int r){
        if(l > r) return null;
        int mid = l + (r - l) / 2;
        TreeNode node = new TreeNode(num[mid]);
        node.left = recur(num, l, mid-1);
        node.right = recur(num, mid+1, r);
        return node;
    }
}
方法二:迭代 ⭐

——本质: 依据根节点,模拟切割左右数组,来构造左右子树
——思考问题:如何【连接】节点关系?
  ① 首先,这里必须要使用先序遍历,因为要连接,只能是父节点先被创建出来!
  ② 在栈中构造节点?还是先构造节点?——⭐技巧:提前构造空节点,以建立连接关系!
  ● 如果我们在栈中构造节点,那么该节点的孩子节点后续才会被构造出来,这就导致了无法连接。
  ● 因此,我们可以提前构造空节点,在访问到该节点的时候,取出空节点赋值即可!
具体来说,在访问到某个节点时,栈中已经预留好它对应的空节点,处理的时候弹出空节点根据数组以及当前的左右指针left、right(可以使用两个栈来维护)来进行赋值操作【mid = left + (right - left) / 2,nums[mid]】,进一步的,我们去判断这个节点的右子树是否存在【right >= mid+1】,如果存在则创建空节点并入栈,同时进行连接,把左右指针也入对应的栈。左子树同理……

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public TreeNode sortedArrayToBST(int[] nums) {
        TreeNode root = new TreeNode(); // 创建一个空节点
        LinkedList<TreeNode> nodeStack = new LinkedList<>();
        LinkedList<Integer> leftStack = new LinkedList<>();
        LinkedList<Integer> rightStack = new LinkedList<>();
        nodeStack.add(root);
        leftStack.add(0);
        rightStack.add(nums.length-1);
        while(!nodeStack.isEmpty()){
            TreeNode node = nodeStack.removeLast();
            int left = leftStack.removeLast();
            int right = rightStack.removeLast();
            int mid = left + (right - left) / 2;
            node.val = nums[mid];
            
            if(right >= mid+1){ // 说明有右子树
                node.right = new TreeNode(); // 创建空节点
                nodeStack.addLast(node.right);
                leftStack.addLast(mid+1);
                rightStack.addLast(right);
            }

            if(left <= mid-1){ // 说明有左子树
                node.left = new TreeNode(); // 创建空节点
                nodeStack.addLast(node.left);
                leftStack.addLast(left);
                rightStack.addLast(mid-1);
            }
        }
        return root;
    }
}
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