求二叉树两节点的最小父节点(有父节点指针)

本文详细阐述了如何在一个给定的二叉树中找到两个指定节点的最近公共祖先,并分析了两种可能的解决方案及其时间复杂度。
给定一颗二叉树,以及其中的两个node(地址均非空),要求给出这两个node的一个公共父节点,使得这个父节点与两个节点的路径之和最小。描述你程序的最坏时间复杂度,并实现具体函数,函数输入输出请参考如下的函数原型:
C++函数原型:
strucy TreeNode{
     TreeNode* left;   //指向左子树
     TreeNode* right;   //指向右子树
     TreeNode* father;   //指向父亲节点
};
TreeNode* LowestCommonAncestor(TreeNode* first,TreeNode* second){
}


思路一:我们首先找到两个节点的高度差,然后从较靠近根结点的一层开始向上找,若父节点为同一节点则该节点为解。
intgetHeight(TreeNode *node) {
    intheight = 0;
    while(node) {
        height++;
        node = node->parent;
    }
    returnheight;
}
 
TreeNode* LowestCommonAncestor(TreeNode* first,TreeNode* second) {
    intheight1 = getHeight(first), height2 = getHeight(second), diff = height1 - height2;
    if(diff < 0) {
        diff = -diff;
        while(diff--) {
             second = second->parent;
        }
    } else{
        while(diff--) {
            first = first->parent;
        }
    }
    while(first != second) {
        first = first->parent;
        second = second->parent;
    }
    returnfirst;
}

思路二:若允许浪费空间,那么可以用两个Stack来存储从first和second到根结点的各个节点,然后出栈时比较地址是否一致,最后一个地址一致的节点为解。

两种方法最坏时间复杂度均为O(n)。

二叉树中,删除父节点以及左右孩子需要根据不同的情况采用不同的方法,以下是几种常见情况及对应的删除方法: ### 删除叶子节点 叶子节点是没有左右子树的节点,删除叶子节点相对简单。设立要删除的节点为 `targetNode`,找到要删除的节点父节点 `parent`,判断是父节点的左子树还是右子树,然后将对应的指针置为 `NULL`。示例代码如下: ```c // 假设 TreeNode 是二叉树节点的结构体 struct TreeNode { int data; struct TreeNode *lchild; struct TreeNode *rchild; }; void deleteLeafNode(struct TreeNode *parent, struct TreeNode *targetNode) { if (parent->lchild == targetNode) { parent->lchild = NULL; } else if (parent->rchild == targetNode) { parent->rchild = NULL; } free(targetNode); // 释放节点内存 } ``` ### 删除具有单颗子树的节点 删除具有单颗子树的节点时,需要先检查目标节点是否有父节点,再根据目标节点是左子树还是右子树进行不同的处理。示例代码如下: ```c void deleteSingleChildNode(struct TreeNode *root, struct TreeNode *parent, struct TreeNode *targetNode) { if (parent != NULL) { if (parent->lchild == targetNode) { if (targetNode->lchild != NULL) { parent->lchild = targetNode->lchild; } else { parent->lchild = targetNode->rchild; } } else { if (targetNode->lchild != NULL) { parent->rchild = targetNode->lchild; } else { parent->rchild = targetNode->rchild; } } } else { if (targetNode->lchild != NULL) { root = targetNode->lchild; } else { root = targetNode->rchild; } } free(targetNode); // 释放节点内存 } ``` ### 删除具有两颗子树的节点 删除具有两颗子树的节点时,通常的做法是找到该节点右子树中的最小节点(或左子树中的最大节点),用这个最小节点的值替换要删除节点的值,然后删除这个最小节点。示例代码如下: ```c struct TreeNode* findMin(struct TreeNode *node) { while (node->lchild != NULL) { node = node->lchild; } return node; } void deleteTwoChildNode(struct TreeNode *parent, struct TreeNode *targetNode) { struct TreeNode *minNode = findMin(targetNode->rchild); targetNode->data = minNode->data; // 递归删除 minNode if (minNode->parent->lchild == minNode) { minNode->parent->lchild = minNode->rchild; } else { minNode->parent->rchild = minNode->rchild; } free(minNode); // 释放节点内存 } ``` ### 查找要删除的节点 在进行删除操作之前,需要先找到要删除的节点及其父节点。示例代码如下: ```c struct TreeNode* findNodeToDelete(struct TreeNode *root, int data, struct TreeNode **parent) { struct TreeNode *p = root; *parent = NULL; while (p != NULL) { if (p->data > data) { *parent = p; p = p->lchild; } else if (p->data < data) { *parent = p; p = p->rchild; } else { break; } } return p; } ``` ### 综合删除函数 ```c struct TreeNode* deleteNode(struct TreeNode *root, int data) { struct TreeNode *parent = NULL; struct TreeNode *targetNode = findNodeToDelete(root, data, &parent); if (targetNode == NULL) { return root; } if (targetNode->lchild == NULL && targetNode->rchild == NULL) { deleteLeafNode(parent, targetNode); } else if (targetNode->lchild == NULL || targetNode->rchild == NULL) { deleteSingleChildNode(root, parent, targetNode); } else { deleteTwoChildNode(parent, targetNode); } return root; } ```
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