《代码随想录》第六章 二叉树 226. 翻转二叉树

《代码随想录》第六章 二叉树 226. 翻转二叉树

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题目:力扣链接

  • 给你一棵二叉树的根节点 root​ ,翻转这棵二叉树,并返回其根节点。

一、思想

核心思想是通过迭代或递归的方式,交换二叉树的每个节点的左右子节点,从而完成整棵树的翻转。无论是递归法前序遍历法后序遍历法还是层序遍历法,本质都是遍历树的每个节点并交换其左右子节点。


二、代码

递归法
class Solution
{
public:
    /**
     * 翻转二叉树的函数
     * @param root 二叉树的根节点
     * @return 翻转后的二叉树的根节点
     */
    TreeNode *invertTree(TreeNode *root)
    {
        /**
         * 方法1:递归
         */
        // 如果根节点为空,则直接返回
        if (root == NULL) {
            return root;
        }
        // 交换根节点的左右子节点
        TreeNode *temp = root->left;
        root->left = root->right;
        root->right = temp;
        // 递归翻转左右子树
        invertTree(root->left);
        invertTree(root->right);
        return root;
    }
};
前序遍历法
class Solution
{
public:
    /**
     * 翻转二叉树的函数
     * @param root 二叉树的根节点
     * @return 翻转后的二叉树的根节点
     */
    TreeNode *invertTree(TreeNode *root)
    {
        /**
         * 方法2:前序遍历
         */
        // 如果根节点为空,则直接返回
        if (root == NULL) {
            return root;
        }
        // 使用栈进行翻转
        stack<TreeNode *> st;
        st.push(root);
        while (!st.empty()) {
            TreeNode *node = st.top();
            st.pop();
            // 交换当前节点的左右子节点
            swap(node->left, node->right);
            // 如果右子节点存在,则入栈
            if (node->right) {
                st.push(node->right);
            }
            // 如果左子节点存在,则入栈
            if (node->left) {
                st.push(node->left);
            }
        }
        return root;
    }
};
后序遍历法
class Solution
{
public:
    /**
     * 翻转二叉树的函数
     * @param root 二叉树的根节点
     * @return 翻转后的二叉树的根节点
     */
    TreeNode *invertTree(TreeNode *root)
    {
        /**
         * 方法3:后序遍历
         */
        // 如果根节点为空,则直接返回
        if (root == NULL) {
            return root;
        }
        // 使用栈进行翻转
        stack<TreeNode *> st;
        st.push(root);
        while (!st.empty()) {
            TreeNode *node = st.top();
            st.pop();
            // 如果右子节点存在,则入栈
            if (node->right) {
                st.push(node->right);
            }
            // 如果左子节点存在,则入栈
            if (node->left) {
                st.push(node->left);
            }
            // 交换当前节点的左右子节点
            swap(node->left, node->right);
        }
        return root;
    }
};
层序遍历法
class Solution
{
public:
    /**
     * 翻转二叉树的函数
     * @param root 二叉树的根节点
     * @return 翻转后的二叉树的根节点
     */
    TreeNode *invertTree(TreeNode *root)
    {
        /**
         * 方法4:层序遍历
         */
        // 如果根节点为空,则直接返回
        if (root == NULL) {
            return root;
        }
        // 使用队列进行翻转
        queue<TreeNode *> que;
        que.push(root);
        while (!que.empty()) {
            int size = que.size();
            for (int i = 0; i < size; ++i) {
                TreeNode *node = que.front();
                que.pop();
                // 交换当前节点的左右子节点
                swap(node->left, node->right);
                // 如果左子节点存在,则入队
                if (node->left) {
                    que.push(node->left);
                }
                // 如果右子节点存在,则入队
                if (node->right) {
                    que.push(node->right);
                }
            }
        }
        return root;
    }
};

三、代码解析

1. 算法工作原理分解

  1. 递归法

    • 如果当前节点为空,直接返回。
    • 交换当前节点的左右子节点。
    • 递归处理左子树和右子树。
  2. 前序遍历法

    • 使用栈模拟前序遍历。
    • 每次弹出栈顶节点,交换其左右子节点。
    • 将右子节点和左子节点依次入栈。
  3. 后序遍历法

    • 使用栈模拟后序遍历。
    • 每次弹出栈顶节点,交换其左右子节点。
    • 将左子节点和右子节点依次入栈。
  4. 层序遍历法

    • 使用队列模拟层序遍历。
    • 每次处理一层节点,交换每个节点的左右子节点。
    • 将左子节点和右子节点依次入队。

四、复杂度分析

  • 时间复杂度O(n)​,每个节点被访问一次。
  • 空间复杂度O(n)​,递归栈或队列的空间开销取决于树的高度或宽度。

白展堂:人生就是这样,苦和累你总得选一样吧?哪有什么好事都让你一个人占了呢。 ——《武林外传》

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