左神初级算法课程第五讲笔记-二叉树

问题一:实现二叉树的先序、中序、后序遍历,包括递归方式和非递归方式

二叉树的遍历序列

对于遍历序列,把打印节点值放在第一次访问节点,就是先序遍历;放在第二次访问节点,就是中序遍历;放在第三次访问节点,就是后序遍历

递归时每个节点都是访问三次,关键是打印时机

递归方式

非递归方式先序遍历:准备一个栈,先压右边的再压左边的

非递归方式先序遍历

非递归方式中序遍历:当前节点为空,从栈弹出一个打印,弹出节点向右移动;若不为空压入栈,入栈节点向左移动

非递归方式中序遍历

非递归方式后序遍历:先,中序遍历只要做到访问一个节点两次,但后序要三次(参考递归方式),解决方法是用两个栈,一个按中右左存入,另一个接受前一个的弹出,最后形成左右中

非递归方式后序遍历

问题二:直观打印一颗二叉树(有空间感)

直观打印一颗二叉树

问题三:在二叉树中找到一个节点的后继节点

在二叉树中找到一个节点的后继节点

前驱节点:中序遍历中每个节点的前一个节点;后继节点:中序遍历中每个节点的后一个节点

解决思路:如果一个节点没有右节点,就找父节点并判断这个节点是否为父节点的左孩子,不是继续向上找,直到找到,返回此时的父节点;如果一个节点有右节点,就返回右节点子树上最左的一个

问题四:二叉树的序列化和反序列化

序列化:内存中的二叉树记录到文本中,可以先序中序后序,或者按层序列化

先序方式序列化string:1_2_4_#_#_5_#_#_3_6_#_#_7_#_#_(#表示空节点)

先序方式序列化

反序列化:按序列化反向生成二叉树

问题五:这里视频卡了没看到

问题六:判断一颗二叉树是否平衡二叉树,这个问题统属于树形dp,即二叉树上的动态规划

平衡二叉树:一棵树任何一个节点,左子树与右子树高度差不超过1

按照递归思路:①先看左数是否平衡,不平衡就返回结果,平衡记录左数高度;②再看右数是否平衡,不平衡就返回结果,平衡记录右数高度,设计递归函数时子树判断返回结果应该包括(这棵树是否平衡和子树高度)

递归思路

问题七:判断一颗二叉树是否搜索二叉树、完全二叉树

搜索二叉树:一棵树上任何一个节点,左子树节点都比它小,右子树节点都比它大,即中序遍历升序排列,通常节点是不重复的

完全二叉树:二叉树按层遍历①一个节点有右节点没有左节点,返回false②一个节点不是左右节点均存在(两种情况,有左没右或者都没有),它后面遇到的节点都必须是叶节点

tip:用二叉树实现堆没有扩容代价(例如vector容量不够空间翻倍),二叉树只是一个节点一个节点的加

问题八:一颗完全二叉树求节点个数,要求时间复杂度低于O(N)

对于满二叉树高度为l,节点个数为2^l-1,①先找到一个节点的左边界(O(logN)),这样可以计算出左边界的高度,然后遍历右子树的左边界,观察右子树的左边界是否到了相同层数,到了那么整个左子树都是满的;计算2^层数=左子树加这个节点的数目,然后对这个节点的右子树按上述方式递归

②如果右子树的左边界没有到相同层数,那么暗示右子树是满的,计算2^(层数-1)=右子树加这个节点的数目,然后对左子树继续递归

这样每一层都只找一个节点,复杂度为O(logN),找右子树左边界也是O(logN),最终时间复杂度为O(logN)*O(logN)

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