98.验证二叉搜索树(Validate Binary Search Tree)

本文介绍了一种检查给定二叉树是否为有效二叉搜索树的方法。通过递归地设定每个节点的值范围,确保左子树的值小于当前节点而右子树的值大于当前节点。

题目描述

给定一个二叉树,判断其是否是一个有效的二叉搜索树。

一个二叉搜索树具有如下特征:

  • 节点的左子树只包含小于当前节点的数。
  • 节点的右子树只包含大于当前节点的数。
  • 所有左子树和右子树自身必须也是二叉搜索树。

示例 1:

输入:
    2
   / \
  1   3
输出: true

示例 2:

输入:
    5
   / \
  1   4
     / \
    3   6
输出: false
解释: 输入为: [5,1,4,null,null,3,6]。
     根节点的值为 5 ,但是其右子节点值为 4 。

解题思路

        遍历树中的每个节点,每个节点的值都有上下界;如果符合上下界,就继续深入;

public class Solution098 {

    private class TreeNode {
        int val;
        TreeNode left;
        TreeNode right;

        TreeNode(int x) {
            val = x;
        }
    }

    public boolean isValidBST(TreeNode root) {
        return dfs(root,Integer.MIN_VALUE-1,Integer.MAX_VALUE+1);
    }

    //
    private boolean dfs(TreeNode node, Integer min, Integer max) {
        if (node == null) {
            return true;
        }

        if (node.val <= min || node.val >= max) {
            return false;
        }

        if (dfs(node.left, min, node.val) && dfs(node.right, node.val, max)) {
            return true;
        }
        return false;
    }
}
下面是一个完整的 Python 解决方案,用于判断一棵二叉树是否是**有效的二叉搜索树Valid Binary Search Tree)**,包括: - 题目解析 - 解题思路 - 完整代码(含 `main` 函数) - 测试用例 - 预期输出 --- ## 📌 题目:98. 验证二叉搜索树Validate Binary Search Tree) ### 📖 题意: 给定一个二叉树的根节点 `root`,判断其是否是一个**有效的二叉搜索树(BST)**。 BST 定义如下: - 节点的左子树**只包含小于当前节点的值**。 - 节点的右子树**只包含大于当前节点的值**。 - 所有左子树和右子树本身也必须是 BST。 --- ## ✅ 解题思路: 使用**中序遍历**的方式遍历 BST: - 二叉搜索树的中序遍历结果是一个**递增序列**。 - 因此我们只需在遍历过程中检查当前节点是否大于前一个节点即可。 ### ✅ 中序遍历实现(递归 + 非闭包写法) ```python from typing import Optional class TreeNode: def __init__(self, val=0, left=None, right=None): self.val = val self.left = left self.right = right class Solution: def isValidBST(self, root: Optional[TreeNode]) -> bool: self.prev = None self.isValid = True def inorder(node): if not node or not self.isValid: return inorder(node.left) if self.prev is not None and node.val <= self.prev: self.isValid = False self.prev = node.val inorder(node.right) inorder(root) return self.isValid ``` --- ## 🧪 main 函数与测试用例 ```python def main(): # 测试用例 1:有效的 BST # 2 # / \ # 1 3 root1 = TreeNode(2) root1.left = TreeNode(1) root1.right = TreeNode(3) sol = Solution() print("Test Case 1 (Expected: True):", sol.isValidBST(root1)) # 应输出 True # 测试用例 2:无效的 BST # 5 # / \ # 1 4 # / \ # 3 6 root2 = TreeNode(5) root2.left = TreeNode(1) root2.right = TreeNode(4) root2.right.left = TreeNode(3) root2.right.right = TreeNode(6) print("Test Case 2 (Expected: False):", sol.isValidBST(root2)) # 应输出 False # 测试用例 3:单节点树 root3 = TreeNode(1) print("Test Case 3 (Expected: True):", sol.isValidBST(root3)) # 应输出 True # 测试用例 4:空树 root4 = None print("Test Case 4 (Expected: True):", sol.isValidBST(root4)) # 应输出 True if __name__ == "__main__": main() ``` --- ## 🧾 测试结果输出: ``` Test Case 1 (Expected: True): True Test Case 2 (Expected: False): False Test Case 3 (Expected: True): True Test Case 4 (Expected: True): True ``` --- ## ✅ 总结: | 方法 | 是否使用闭包 | 是否使用递归 | 是否推荐 | |------|---------------|----------------|----------| | 中序遍历 + 全局变量判断 | ❌ 否 | ✅ 是 | ✅ 推荐 | | 递归时传递上下界 | ❌ 否 | ✅ 是 | ✅ 推荐 | | 非递归中序遍历 | ❌ 否 | ❌ 否 | ✅ 推荐 | ---
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