95. Unique Binary Search Trees II (独一无二的二叉搜索树之二)

本文介绍了一种使用递归方法生成所有结构上唯一的二叉搜索树的方法,这些树存储从1到n的值。通过划分左右子树并递归构造来实现。文章详细解释了递归函数中使用指针的原因。

Given n, generate all structurally unique BST’s (binary search trees) that store values 1…n.

For example,
Given n = 3, your program should return all 5 unique BST’s shown below.

   1         3     3      2      1
    \       /     /      / \      \
     3     2     1      1   3      2
    /     /       \                 \
   2     1         2                 3

confused what “{1,#,2,3}” means? > read more on how binary tree is serialized on OJ.

OJ’s Binary Tree Serialization:
The serialization of a binary tree follows a level order traversal, where ‘#’ signifies a path terminator where no node exists below.

Here’s an examp
1
/ \
2 3
/
4
\
5
above binary tree is serialized as “{1,2,3,#,#,4,#,#,5}”.

这道题是之前的 Unique Binary Search Trees 独一无二的二叉搜索树的延伸,之前那个只要求算出所有不同的二叉搜索树的个数,这道题让把那些二叉树都建立出来。这种建树问题一般来说都是用递归来解,这道题也不例外,划分左右子树,递归构造。至于递归函数中为啥都用的是指针,是参考了网友水中的鱼的博客,若不用指针,全部实例化的话会存在大量的对象拷贝,要调用拷贝构造函数,具体我也不太懂,反正感觉挺有道理的,不明觉厉啊-.-!!!

class Solution {
public:
    vector<TreeNode *> generateTrees(int n) {
        if (n == 0) return {};
        return *generateTreesDFS(1, n);
    }
    vector<TreeNode*> *generateTreesDFS(int start, int end) {
        vector<TreeNode*> *subTree = new vector<TreeNode*>();
        if (start > end) subTree->push_back(NULL);
        else {
            for (int i = start; i <= end; ++i) {
                vector<TreeNode*> *leftSubTree = generateTreesDFS(start, i - 1);
                vector<TreeNode*> *rightSubTree = generateTreesDFS(i + 1, end);
                for (int j = 0; j < leftSubTree->size(); ++j) {
                    for (int k = 0; k < rightSubTree->size(); ++k) {
                        TreeNode *node = new TreeNode(i);
                        node->left = (*leftSubTree)[j];
                        node->right = (*rightSubTree)[k];
                        subTree->push_back(node);
                    }
                }
            }
        }
        return subTree;
    }
};

笔记:这种递归调用涉及到了指针和vector

### 如何使用二叉搜索树(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树(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树节点的数据结构。 ```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,可以从一棵树中提取所有元素并将它们逐个插入另一棵树中。 ```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树的性质高效地进行集合并集运算[^1]。
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