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跟着Carl学算法--二叉树【3】

合并二叉树

力扣链接:合并二叉树

题目:给你两棵二叉树: root1root2 。想象一下,当你将其中一棵覆盖到另一棵之上时,两棵树上的一些节点将会重叠(而另一些不会)。你需要将这两棵树合并成一棵新二叉树。合并的规则是:如果两个节点重叠,那么将这两个节点的值相加作为合并后节点的新值;否则,不为 null 的节点将直接作为新二叉树的节点。返回合并后的二叉树。

思路

典型递归,小问题可解,大问题可由小问题的解解决

小问题可解:递归边界,左根为空,右根为空,左右都为空

大问题由小问题解:假设左右子树已经合并好了,则新树即等于两处根值相加,然后合并左右子树TreeNode(val,left,right)

class Solution {
public:TreeNode* mergeTrees(TreeNode* root1, TreeNode* root2) {if (root1 == nullptr) return root2;//左根为空,返回右根(右根可能为空也可能不为空)if (root2 == nullptr) return root1;//左根不为空,且右根为空,返回左根return new TreeNode(root1->val + root2->val,mergeTrees(root1->left, root2->left),    // 合并左子树mergeTrees(root1->right, root2->right)); // 合并右子树}
};

最大二叉树

二叉树最近公共祖先

力扣链接:二叉树最近公共祖先

题目:给定一个二叉树, 找到该树中两个指定节点的最近公共祖先。最近公共祖先的定义为:“对于有根树 T 的两个节点 p、q,最近公共祖先表示为一个节点 x,满足 x 是 p、q 的祖先且 x 的深度尽可能大(一个节点也可以是它自己的祖先)。”

思路

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截图自灵神题解

事实上如果此题,假设只有这种情况,q,p一定不在一条路径上,那完全可以查找到p,q后,当前结点返回任意非空结点(比如值为1的结点)传达找到信息,一定会有一个root收到左右子树的非空信息,此时返回最近祖先然后一路上传即可(根节点区分左右子树返回的是最近祖先和找到信息即可),返回p或q结点其实就是为了处理这种同一路径的情况,以及合并返回结果,无需讨论使得代码更加简洁而已

  • 一旦发现p,q结点就返回给上一结点,交付p或q结点在此处的信息,交由上一结点判断
  • 如果此节点不是所求结点,递归交由左右子树查找
    • 如果只有左或右子树找到了p或q,此时有两种情况
      • 所求的两个结点位于同一树上,比如均位于左树最左侧,那就会一路向上递归,返回最先找到的节点值(p或q)即为最近祖先
      • 树上只有一个结点,此时依旧向上返回此节点,这样一直层层返回,一定会碰到一个root的左子树也有目标结点,右子树有目标节点,此时该root就会返回自己,即层层返回一定会碰到下面这种情况
    • 如果左右子树都找到了p或q, 则直接返回他们的共同的上一节点root即可,递归由下往上返回结果,所以会返回最近祖先
class Solution {
public:TreeNode* lowestCommonAncestor(TreeNode* root, TreeNode* p, TreeNode* q) {if (root == nullptr || root == p || root == q) {return root;}TreeNode* left = lowestCommonAncestor(root->left, p, q);TreeNode* right = lowestCommonAncestor(root->right, p, q);if (left && right) { // 左右都找到return root; // 当前节点是最近公共祖先}return left ? left : right;}
};

二叉搜索树最近公共祖先

力扣链接:二叉搜索树最近公共祖先

题目:

思路

与二叉树最近公共祖先类似,而且情况更少

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因为使用二叉树的二分搜索,所以深入方向始终正确,加上题目给定p,q一定存在,所以不存在根为空的情况,直接判断根节点相等的情况

  • 其次当结点值不等于要求值时,若两值均大于或小于根节点时,则最近公共祖先一定在左/右子树的解中,直接返回即可
  • 当p,q分别位于左右节点时,可以直接返回根节点即可,同理由下向上层层递归,就可将公共祖先传递出去

这些情况都是小问题的解决方法,同时也是大问题的解决方法。

class Solution {
public:TreeNode* lowestCommonAncestor(TreeNode* root, TreeNode* p, TreeNode* q) {if (root == p || root == q)return root;if (root->val < q->val && root->val < p->val)return lowestCommonAncestor(root->right, p, q);if (root->val > q->val && root->val > p->val)return lowestCommonAncestor(root->left, p, q);return root;}
};

删除二叉搜索树的结点

力扣链接:删除二叉搜索树的结点

题目:给定一个二叉搜索树的根节点 root 和一个值 key,删除二叉搜索树中的 key 对应的节点,并保证二叉搜索树的性质不变。返回二叉搜索树(有可能被更新)的根节点的引用。

思路

注意:递归函数返回的是删除完key后的树的根节点,经过调整的符合要求的树,

  • 因此key≠当前结点值,只需要将:左或右子树进行删除调整后,连接到当前根节点的对应位置,此时新的树(根节点+左/右孩子),就满足了要求,继续向上返回此根节点
  • 当key=当前节点值
    • 当前的root只有左/右孩子,只需要将根节点跳过,该子树就完成删除任务,符合要求了,即直接右/左孩子返回即可
    • 当左右都有时,就需要对树进行调整了,调整的方法即为,找到左子树的最大结点,将右子树直接作为右孩子即可,(二叉搜索树的大小左中右,”左“的最右<中<右),满足条件后,将跳过根节点,直接返回左子树即可。
class Solution {
public:TreeNode* deleteNode(TreeNode* root, int key) {//遍历到空结点,则删除目标值,依旧返回为空//小问题的解if (!root)return root;if (key < root->val) {root->left = deleteNode(root->left, key);return root;}if (key > root->val) {root->right = deleteNode(root->right, key);return root;}// key==valif (!root->left) {return root->right;}if (!root->right) {return root->left;}// root的左右孩子都在TreeNode* leftMax = root->left;while (leftMax->right)leftMax = leftMax->right;leftMax->right = root->right;return root->left;}
};

修剪二叉树

力扣链接:修剪二叉树

题目:给你二叉搜索树的根节点 root ,同时给定最小边界low 和最大边界 high。通过修剪二叉搜索树,使得所有节点的值在[low, high]

思路

与删除二叉搜索树节点类似,递归函数返回的是将以root为根修剪后的符合要求的树的根节点

分类讨论即可,不在要求范围内,递归修剪

比如当一个结点的值小于最小值时,该节点无疑要删除,但是该节点的右侧孩子可能有符合要求的,所以需要返回修剪后的右子树,这样才是返回了该树修剪后的根节点

同理,当在要求范围内时,对左右子树进行修剪,并将修剪后的左右子树与根联系起来,就是新的修剪后的树

class Solution {
public:TreeNode* trimBST(TreeNode* root, int low, int high) {if (!root)return nullptr;if (root->val < low) {return trimBST(root->right, low, high);}if (root->val > high) {return trimBST(root->left, low, high);}return new TreeNode(root->val, trimBST(root->left, low, high),trimBST(root->right, low, high));}
};
http://www.xdnf.cn/news/1105777.html

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