Leetcode 101. 对称二叉树

本文介绍如何使用递归和迭代方法检查二叉树是否为镜像对称。通过对比左右子树的节点值,递归方法直接比较对称位置的节点,而迭代方法则利用队列存储节点对进行逐层比较。

题目

给定一个二叉树,检查它是否是镜像对称的。

例如,二叉树 [1,2,2,3,4,4,3] 是对称的。

在这里插入图片描述
说明:

  • 如果你可以运用递归和迭代两种方法解决这个问题,会很加分。

解答

解法一:递归

本题是 Leetcode 100. 相同的树 的变种题。

Leetcode 100. 相同的树 可看我上篇博客:上篇博客。

本题递归思路:

  1. 如果当前值不相等,结束。
  2. 否则因为为镜像树,所以需要递归 (n1.left, n2.right) 以及 (n1.right, n2.left)。
代码
/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
        if(root == null) return true;
        return isSymmetric(root.left, root.right);
    }
    
    private boolean isSymmetric(TreeNode n1, TreeNode n2) { 
        if(n1 == null) return n2 == null;
        if(n2 == null) return n1 == null;
        return n1.val == n2.val && isSymmetric(n1.left, n2.right) && isSymmetric(n1.right, n2.left);
    }
}
结果

在这里插入图片描述

解法二:队列 + 迭代

这道题和 Leetcode 100. 相同的树 没有太大区别,只是稍微变化了一点。

同样的方法可以解决本题。

详情见:上篇博客。

代码
/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    class Couple {
        TreeNode n1;
        TreeNode n2;
        
        Couple(TreeNode n1, TreeNode n2) {
            this.n1 = n1;
            this.n2 = n2;
        }
    }
    
    public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
        if(root == null) return true;
        
        LinkedList<Couple> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(new Couple(root.left, root.right));
        while(!queue.isEmpty()) {
            Couple top = queue.poll();
            TreeNode n1 = top.n1;
            TreeNode n2 = top.n2;
            if(!equals(n1, n2)) return false;
            
            if(n1 != null && n2 != null) {
                queue.offer(new Couple(n1.left, n2.right));
                queue.offer(new Couple(n1.right, n2.left));
            }
        }
        
        return true;
    
    }
    
    private boolean equals(TreeNode p, TreeNode q) {
        if(p == null) return q == null;
        if(q == null) return p == null;
        return p.val == q.val;
    }
}
结果

在这里插入图片描述

### LeetCode 101 对称二叉树 C语言实现 #### 递归方法 为了判断一棵二叉树是否为对称结构,可以采用递归的方法来比较两棵子树。具体来说,要验证整棵树是否对称,则需确认其左子树与右子树互为镜像。 对于任意节点而言,只有当该节点的左右孩子均为空或两者皆不为空且值相等时才满足条件;接着再分别对比当前节点左侧孩子的左子树同右侧孩子的右子树以及左侧孩子的右子树同右侧孩子的左子树之间的关系即可[^4]。 下面是具体的C语言代码: ```c /** * Definition for a binary tree node. * struct TreeNode { * int val; * struct TreeNode *left; * struct TreeNode *right; * }; */ bool isMirror(struct TreeNode* t1, struct TreeNode* t2){ if (t1 == NULL && t2 == NULL) return true; // 如果两个都是NULL则返回true if (t1 == NULL || t2 == NULL) return false; // 只有一个是NULL则不对称 // 值相同的情况下继续检查各自的左右分支是否也构成镜子映射的关系 return (t1->val == t2->val) && isMirror(t1->right, t2->left) && isMirror(t1->left, t2->right); } bool isSymmetric(struct TreeNode* root){ return isMirror(root, root); // 调用辅助函数isMirror来进行实际运算 } ``` 此段程序通过定义了一个名为`isMirror()`的帮助函数用于检测给定的一对节点`t1`和`t2`所代表的子树之间是否存在镜面对应关系,并最终利用它完成整个过程中的核心逻辑处理工作[^5]。 #### 迭代方法 除了上述提到的基于栈帧调用来解决问题的方式外,还可以借助队列这种数据结构以迭代的形式达成同样的目的——即每次取出一对待考察的对象并将其对应的四个方向上的邻接点依次入队等待后续进一步检验直至遍历完毕为止[^1]。 以下是使用广度优先搜索(BFS)策略下的另一种可能解决方案: ```c #include <stdbool.h> #include <stdlib.h> typedef struct QueueNode{ struct TreeNode *data; struct QueueNode *next; }QueueNode; // 初始化队列操作... void initQueue(QueueNode **front, QueueNode **rear); // 入队操作... void enqueue(QueueNode **front, QueueNode **rear, struct TreeNode *item); // 出队操作... struct TreeNode* dequeue(QueueNode **front, QueueNode **rear); bool check(struct TreeNode *u, struct TreeNode *v){ QueueNode *q_front = NULL,* q_rear = NULL; initQueue(&q_front,&q_rear); enqueue(&q_front,&q_rear,u); enqueue(&q_front,&q_rear,v); while(q_front != NULL){ u = dequeue(&q_front,&q_rear); v = dequeue(&q_front,&q_rear); if(!u && !v) continue; if((!u||!v)||(u->val!=v->val)) return false; enqueue(&q_front,&q_rear,u->left); enqueue(&q_front,&q_rear,v->right); enqueue(&q_front,&q_rear,u->right); enqueue(&q_front,&q_rear,v->left); } return true; } bool isSymmetric(struct TreeNode* root){ return check(root,root); } ``` 这段代码实现了非递归版的算法流程,在这里引入了额外的数据容器(如链表形式表示的队列),以便于按照层次顺序逐层访问各个顶点及其关联边的信息从而达到预期效果。
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