108. 将有序数组转换为二叉搜索树

博客主要讲述将升序排列的有序数组转换为高度平衡二叉搜索树,高度平衡二叉树要求每个节点的左右子树高度差绝对值不超过 1,并给出了示例。

将一个按照升序排列的有序数组,转换为一棵高度平衡二叉搜索树。

本题中,一个高度平衡二叉树是指一个二叉树每个节点 的左右两个子树的高度差的绝对值不超过 1。

示例:

给定有序数组: [-10,-3,0,5,9],

一个可能的答案是:[0,-3,9,-10,null,5],它可以表示下面这个高度平衡二叉搜索树:

      0
     / \
   -3   9
   /   /
 -10  5
class Solution {
public:
    TreeNode* sortedArrayToBST(vector<int>& nums) 
    {
        return helper(nums, 0 , (int)nums.size() - 1);
    }
    TreeNode* helper(vector<int>& nums, int left, int right) 
    {
        if (left > right) return NULL;
        int mid = left + (right - left) / 2;
        TreeNode *cur = new TreeNode(nums[mid]);
        cur->left = helper(nums, left, mid - 1);
        cur->right = helper(nums, mid + 1, right);
        return cur;
    }
};

 

### 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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