Leetcode:96. 不同的二叉搜索树(C++)

文章探讨了如何计算给定节点数n的不同二叉搜索树的种类。主要介绍了动态规划和数学中的卡塔兰数两种方法来解决这个问题。动态规划解法通过递推公式dp[i]=Σ(dp[i-j]*dp[j-1])求解,而数学法直接利用卡塔兰数的公式进行计算。这两种方法都需要对二叉搜索树的性质有深入理解。

目录

问题描述:

实现代码与解析:

动态规划:

原理思路:

数学法:

原理思路:


问题描述:

        给你一个整数 n ,求恰由 n 个节点组成且节点值从 1 到 n 互不相同的 二叉搜索树 有多少种?返回满足题意的二叉搜索树的种数。

示例 1:

输入:n = 3
输出:5

示例 2:

输入:n = 1
输出:1

实现代码与解析:

动态规划:

class Solution {
public:
    int numTrees(int n) 
    {
        vector<int> dp(n+1,0);
        dp[0] = 1;
        dp[1] = 1;
        for(int i = 2; i < n + 1; i++)
        {
            for(int j = 1; j < i + 1; j++)
            {
                dp[i] += dp[i - j] * dp[j - 1];//各种情况加起来
            }
        }
        return dp[n];
    }
};

原理思路:

        代码很好写,但是用动态规划来解题其实是很难想到的,而且动态规划的递推公式也不太容易找出,如果没有提前写过,其实是很难做出来的。

        主要讲讲递推公式怎么来的,首先dp数组就是表示 i 个结点的二叉搜索树的种树,头节点为 1 ~  i  的树,因为头结点已经占了一个结点,我们就把 i - 1 的结点分割在左右子树上,左右子树当然也有不同种类但结点个数相同的树,所以一种分割方式求出来的结果是相乘求出来的,最后不同分割方式相加就得到了最终结果。

        其实仅仅文字这样解释依旧还是挺难想到和理解到的,画了个图,大家可以理解一下,注意不要在意结点里的值,只要符合二叉搜索树的规则就行,这里的种类仅仅是指的结构,结点值不同但结构相同的是一种。

         大家可以发现画红框的是不是就是我们已经推导过的种类啊,用代码写出就是:

dp[i] += dp[i - j] * dp[j - 1];//各种情况加起来

大家可以带入数字验证,顺便再次理解一下。

数学法:

class Solution {
public:
    int numTrees(int n) {
        long long C = 1;
        for (int i = 0; i < n; ++i) 
        {
            C = C * 2 * (2 * i + 1) / (i + 2);
        }
        return (int)C;
    }
};

原理思路:

        用的数学中的卡塔兰数,大家可以自己网上查一下。

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