天梯L2-004 这是二叉搜索树吗?(25分)【判定BST+重构树】

该博客介绍了如何判断一个给定的前序遍历序列是否代表二叉搜索树(BST)或其镜像,并提供了解决此问题的思路和C++代码实现。通过对前序遍历的分析,使用双指针确定BST结构并构建后序遍历序列。如果所有节点都能满足BST条件,输出YES和后序遍历结果;否则输出NO。

Date:2022.04.19
题意描述:
一棵二叉搜索树可被递归地定义为具有下列性质的二叉树:对于任一结点,
其左子树中所有结点的键值小于该结点的键值;
其右子树中所有结点的键值大于等于该结点的键值;
其左右子树都是二叉搜索树。
所谓二叉搜索树的“镜像”,即将所有结点的左右子树对换位置后所得到的树。
给定一个整数键值序列,现请你编写程序,判断这是否是对一棵二叉搜索树或其镜像进行前序遍历的结果。
输入格式:
输入的第一行给出正整数 N(≤1000)。随后一行给出 N 个整数键值,其间以空格分隔。
输出格式:
如果输入序列是对一棵二叉搜索树或其镜像进行前序遍历的结果,则首先在一行中输出 YES ,然后在下一行输出该树后序遍历的结果。数字间有 1 个空格,一行的首尾不得有多余空格。若答案是否,则输出 NO。
输入样例 1:
7
8 6 5 7 10 8 11
输出样例 1:
YES
5 7 6 8 11 10 8
输入样例 2:
7
8 10 11 8 6 7 5
输出样例 2:
YES
11 8 10 7 5 6 8
输入样例 3:
7
8 6 8 5 10 9 11
输出样例 3:
NO

简述题意:给前序遍历,判断是否为bst或bst-mirror,若是则输出“YES”和给定树对应的后序遍历(也就是说bst-mirror也输出它自己对应的后序遍历)。若不是,输出“NO”。
思路:
先判定是否bst,再判定是否bst-mirror。
给定前序遍历,若树是bst则必定满足在(l,r)(l,r)(l,r)上:
lll为根。
(l+1,x)(l+1,x)(l+1,x)为左子树,且所有值都<w[l]w[l]w[l]
(x+1,r)(x+1,r)(x+1,r)为右子树,且所有值都>=w[l]w[l]w[

### 验证给定结构是否为二叉搜索树 要判断一个给定的结构是否为二叉搜索树(Binary Search Tree, BST),需依据BST的核心定义: 对于任意节点,其左子树中的所有节点值均小于该节点值;右子树中的所有节点值均大于等于该节点值;并且左右子树也必须别是二叉搜索树[^2]。 针对L2-004问题中的测试点2,具体析如下: #### 测试点2的特点 通常情况下,测试点2会设计一些边界条件或特殊输入来检验程序逻辑的健壮性。可能涉及以下几种常见场景之一: 1. **重复值的存在**:如果某个节点存在与其相等的值,则这些值应位于右子树中。 2. **单边树**:整棵树可能是完全偏向一侧(如只有左子树或只有右子树)。 3. **非法结构**:某些部违反了BST的性质,例如左子树中有大于根节点的值。 为了验证测试点2的具体情况,可以按照以下方法实现递归检查算法: ```c #include <stdio.h> typedef struct TreeNode { int val; struct TreeNode *left; struct TreeNode *right; } TreeNode; TreeNode* createNode(int value) { TreeNode* newNode = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode)); newNode->val = value; newNode->left = NULL; newNode->right = NULL; return newNode; } // 判断当前子树是否为合法的BST bool isValidBSTHelper(TreeNode* root, long minVal, long maxVal) { if (!root) return true; // 空树视为合法 if (root->val <= minVal || root->val >= maxVal) return false; // 节点值超出范围 bool isLeftValid = isValidBSTHelper(root->left, minVal, root->val); // 左子树合法性 bool isRightValid = isValidBSTHelper(root->right, root->val, maxVal); // 右子树合法性 return isLeftValid && isRightValid; // 子树都合法才返回true } bool isValidBST(TreeNode* root) { return isValidBSTHelper(root, LONG_MIN, LONG_MAX); } ``` 上述代码通过设置上下界`minVal`和`maxVal`,逐层递归地验证每个节点及其子树是否满足BST的约束条件[^3]。 #### 结合测试点2的结果推测 由于题目未提供具体的测试数据细节,以下是基于经验的一些推断: - 如果测试点2包含重复值,那么需要特别注意右子树允许等于父节点值这一规则。 - 若测试点2是一个极端不平衡的树(如链表形式),则主要考察性能优化能力以及对单一方向遍历的理解。 - 假设测试点2故意构造了一个看似合理但实际上不符合BST特性的例子,则重点在于如何严格遵循递归判定逻辑找出矛盾之处。 最终结论取决于实际输入数据的设计意图。然而,只要严格按照上述原则编写并调试代码,即可覆盖绝大多数潜在陷阱。 --- ###
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