Tree—Unique Binary Search Trees

本文介绍了一种使用递归和迭代方法来计算给定数值范围内所有唯一二叉搜索树(BST)的数量的方法。通过构建动态规划解决方案,我们能够高效地解决这个问题。

问题描述:

给定n,存储值1 ... n的结构唯一BST(二进制搜索树)有多少?

解题思路:

对于从1到n,根有n种选择方式,并将原序列分为两个新的序列,这两个新的序列必然是有序的,规模变小了,而且我们注意到1234和5678所能构造的BST的个数是相同的,所以可以通过递归来实现。因为是尾递归,所以可以改写为迭代,用一个数组来存储从1到n不同长度的序列所能构造的BST的数目。

源代码如下:

#include<vector>

class Solution {
public:
    int numTrees(int n) {
        vector<int> temp;
        temp.push_back(1);
        for (int i = 1; i <= n; ++i) {
            int t = 0;
            for (int j = 0; j < i; ++j)
                t += temp[j] * temp[i-j-1];
            temp.push_back(t);
        }
        return temp.back();
    }
};
### 如何使用二叉搜索(BST)实现 A+B 操作 在 C 编程语言中,可以通过构建两个二叉搜索(BST),分别表示集合 A 和 B 的元素,然后通过遍历其中一个 BST 并将其节点插入到另一个 BST 中来完成 A+B 操作。以下是详细的实现方法: #### 数据结构定义 首先需要定义一个简单的二叉搜索节点的数据结构。 ```c typedef struct TreeNode { int value; struct TreeNode* left; struct TreeNode* right; } TreeNode; ``` #### 插入函数 为了向 BST 添加新元素,可以编写如下 `insert` 函数。 ```c TreeNode* createNode(int value) { TreeNode* newNode = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode)); newNode->value = value; newNode->left = NULL; newNode->right = NULL; return newNode; } void insert(TreeNode** root, int value) { if (*root == NULL) { *root = createNode(value); } else { if (value < (*root)->value) { insert(&((*root)->left), value); // Insert into the left subtree. } else if (value > (*root)->value) { insert(&((*root)->right), value); // Insert into the right subtree. } // If value == (*root)->value, do nothing since duplicates are not allowed in a set. } } ``` #### 合并操作 要执行 A+B 操作,即合并两棵 BST,可以从一棵中提取所有元素并将它们逐个插入另一棵中。 ```c // In-order traversal to extract elements from one tree and add them to another. void mergeTrees(TreeNode* sourceRoot, TreeNode** targetRoot) { if (sourceRoot != NULL) { mergeTrees(sourceRoot->left, targetRoot); // Traverse left subtree first. insert(targetRoot, sourceRoot->value); // Add current node's value to target tree. mergeTrees(sourceRoot->right, targetRoot); // Then traverse right subtree. } } ``` #### 主程序逻辑 假设我们已经初始化了两棵 BST 表示集合 A 和 B,则可以通过调用上述函数完成 A+B 操作。 ```c int main() { TreeNode* treeA = NULL; TreeNode* treeB = NULL; // Example: Adding values to Tree A. int arrayA[] = {5, 3, 7, 2, 4}; for (size_t i = 0; i < sizeof(arrayA)/sizeof(arrayA[0]); ++i) { insert(&treeA, arrayA[i]); } // Example: Adding values to Tree B. int arrayB[] = {6, 8, 1}; for (size_t i = 0; i < sizeof(arrayB)/sizeof(arrayB[0]); ++i) { insert(&treeB, arrayB[i]); } // Perform A + B by merging all nodes of treeB into treeA. mergeTrees(treeB, &treeA); // Now treeA contains all unique elements from both sets. return 0; } ``` 此代码片段展示了如何利用二叉搜索的性质高效地进行集合并集运算[^1]。
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