1359 · 有序数组转换为二叉搜索树

文章介绍了如何通过随机选择插入位置,避免搜索树过度不平衡,将给定的已排序数组转换为二叉搜索树的过程。主要涉及`Insert1`函数实现插入操作,以及`convertSortedArraytoBinarySearchTree`函数构建最终树结构。

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题解:

### 解题思路
1.每次随机一个要插入的数字(避免搜索树过度不平衡)
2.插入过的数字,就不在插入了
3.调用Insert1函数进行插入二叉搜索树
- - -
### 题解代码
```
[[cpp]]
/**
 * Definition of TreeNode:
 * class TreeNode {
 * public:
 *     int val;
 *     TreeNode *left, *right;
 *     TreeNode(int val) {
 *         this->val = val;
 *         this->left = this->right = NULL;
 *     }
 * }
 */

class Solution {
public:
    /**
     * @param nums: the sorted array
     * @return: the root of the tree
     */
    TreeNode* Insert1(TreeNode* root, int node) {
        if (!root) {
            TreeNode* res = new TreeNode(node);
            return res;
        }
        TreeNode* cur = root;
        while (cur) {
            if (node >= cur->val) {
                if (!cur->right) {
                    cur->right = new TreeNode(node);
                    break;
                }
                cur = cur->right;
            } else {
                if (!cur->left) {
                    cur->left = new TreeNode(node);
                    break;
                }
                cur = cur->left;
            }
        }
        return root;
    }
    TreeNode* convertSortedArraytoBinarySearchTree(vector<int> &nums) {
        // Write your code here.
        int len = nums.size();
        if (len <= 0) {
            return nullptr;
        }
        std::unordered_set<int> visited;
        TreeNode* root = nullptr; // 注意,这里必须写初始化!!!!!!!! 
        while (visited.size() < nums.size()) {
            int index = random() % nums.size();
            if (visited.find(index) != visited.end()) {
                continue;
            }
            visited.insert(index);
            root = Insert1(root, nums[index]); //不断把数组中的节点,插入到树当中
        }
        return root;
    }
};










```

### 如何将有序数组转换为平衡的二叉搜索树 为了将一个升序排列的整数数组 `nums` 转换为高度平衡的二叉搜索树 (Binary Search Tree, BST),可以遵循以下方法: #### 方法概述 通过递归的方式构建二叉搜索树。由于输入数组已经是升序排列,因此可以选择数组中的中间元素作为根节点,这样能够确保左右子树尽可能均匀分布,从而满足高度平衡的要求。 - **中位数选择**:每次选取数组的中间位置元素作为当前子树的根节点[^3]。 - **递归构建左右子树**:左半部分用于构建左子树,右半部分用于构建右子树[^5]。 - **终止条件**:当数组为空时返回 `None` 表示该分支结束[^4]。 以下是 Python 的实现代码: ```python class TreeNode: def __init__(self, val=0, left=None, right=None): self.val = val self.left = left self.right = right def sortedArrayToBST(nums): if not nums: # 如果数组为空,则返回 None return None mid = len(nums) // 2 # 找到数组的中间索引 root = TreeNode(nums[mid]) # 构造根节点 root.left = sortedArrayToBST(nums[:mid]) # 递归构造左子树 root.right = sortedArrayToBST(nums[mid+1:]) # 递归构造右子树 return root ``` 上述代码的核心在于: 1. 使用分治的思想,不断分割数组并分别处理左右两部分。 2. 每次取中间值作为根节点,保证了最终生成的二叉搜索树具有高度平衡特性[^1]。 --- #### 复杂度分析 - **时间复杂度**: O(n),其中 n 是数组长度。每个元素都会被访问一次以创建对应的树节点[^2]。 - **空间复杂度**: O(log n),主要由递归栈的空间开销决定,在最坏情况下(完全不平衡),可能达到 O(n)。 --- #### 测试案例 下面是一个简单的测试例子,展示如何使用此函数以及验证结果是否正确。 ```python # 输入数组 nums = [-10, -3, 0, 5, 9] # 调用函数 root = sortedArrayToBST(nums) # 辅助函数打印先序遍历结果 def preorderTraversal(root): if not root: return [] result = [root.val] result += preorderTraversal(root.left) result += preorderTraversal(root.right) return result print(preorderTraversal(root)) # 输出可能是 [0, -3, -10, 9, 5], 结果不唯一 ``` ---
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