学习文档:代码随想录 (programmercarl.com)
Leetcode 654. 最大二叉树
题目描述
给定一个不重复的整数数组 nums
。 最大二叉树 可以用下面的算法从 nums
递归地构建:
- 创建一个根节点,其值为
nums
中的最大值。 - 递归地在最大值 左边 的 子数组前缀上 构建左子树。
- 递归地在最大值 右边 的 子数组后缀上 构建右子树。
返回 nums
构建的 最大二叉树 。
示例 1:
输入:nums = [3,2,1,6,0,5] 输出:[6,3,5,null,2,0,null,null,1] 解释:递归调用如下所示: - [3,2,1,6,0,5] 中的最大值是 6 ,左边部分是 [3,2,1] ,右边部分是 [0,5] 。 - [3,2,1] 中的最大值是 3 ,左边部分是 [] ,右边部分是 [2,1] 。 - 空数组,无子节点。 - [2,1] 中的最大值是 2 ,左边部分是 [] ,右边部分是 [1] 。 - 空数组,无子节点。 - 只有一个元素,所以子节点是一个值为 1 的节点。 - [0,5] 中的最大值是 5 ,左边部分是 [0] ,右边部分是 [] 。 - 只有一个元素,所以子节点是一个值为 0 的节点。 - 空数组,无子节点。
解题思路
构造树一般采用的是前序遍历,因为先构造中间节点,然后递归构造左子树和右子树。
完整代码
class Solution {
public:
TreeNode* constructMaximumBinaryTree(vector<int>& nums) {
TreeNode* node = new TreeNode(0);
if (nums.size() == 1) {
node->val = nums[0];
return node;
}
// 找到数组中最大的值和对应的下标
int maxValue = 0;
int maxValueIndex = 0;
for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
if (nums[i] > maxValue) {
maxValue = nums[i];
maxValueIndex = i;
}
}
node->val = maxValue;
// 最大值所在的下标左区间 构造左子树
if (maxValueIndex > 0) {
vector<int> newVec(nums.begin(), nums.begin() + maxValueIndex);
node->left = constructMaximumBinaryTree(newVec);
}
// 最大值所在的下标右区间 构造右子树
if (maxValueIndex < (nums.size() - 1)) {
vector<int> newVec(nums.begin() + maxValueIndex + 1, nums.end());
node->right = constructMaximumBinaryTree(newVec);
}
return node;
}
};
Leetcode 617. 合并二叉树
题目描述
给你两棵二叉树: root1
和 root2
。
想象一下,当你将其中一棵覆盖到另一棵之上时,两棵树上的一些节点将会重叠(而另一些不会)。你需要将这两棵树合并成一棵新二叉树。合并的规则是:如果两个节点重叠,那么将这两个节点的值相加作为合并后节点的新值;否则,不为 null 的节点将直接作为新二叉树的节点。
返回合并后的二叉树。
注意: 合并过程必须从两个树的根节点开始。
示例 1:
输入:root1 = [1,3,2,5], root2 = [2,1,3,null,4,null,7] 输出:[3,4,5,5,4,null,7]
示例 2:
输入:root1 = [1], root2 = [1,2] 输出:[2,2]
提示:
- 两棵树中的节点数目在范围
[0, 2000]
内 -104 <= Node.val <= 104
解题思路
同时遍历两个二叉树,与遍历一个树的逻辑一样,传入两个树的节点,同时操作。
使用递归
1.确定递归函数的参数和返回值
首先要合入两个二叉树,那么参数至少是要传入两个二叉树的根节点,返回值就是合并之后二叉树的根节点。
代码如下:
TreeNode* mergeTrees(TreeNode* t1, TreeNode* t2) {
2.确定终止条件
因为是传入了两个树,那么就有两个树遍历的节点t1 和 t2,如果t1 == NULL 了,两个树合并就应该是 t2 了(如果t2也为NULL也无所谓,合并之后就是NULL)。反过来如果t2 == NULL,那么两个数合并就是t1(如果t1也为NULL也无所谓,合并之后就是NULL)。
if (t1 == NULL) return t2; // 如果t1为空,合并之后就应该是t2
if (t2 == NULL) return t1; // 如果t2为空,合并之后就应该是t1
3.确定单层递归的逻辑
重复利用一下t1这个树,t1就是合并之后树的根节点(就是修改了原来树的结构)。那么单层递归中,就要把两棵树的元素加到一起。
t1->val += t2->val;
t1->left = mergeTrees(t1->left, t2->left);
t1->right = mergeTrees(t1->right, t2->right);
return t1;
完整代码
class Solution {
public:
TreeNode* mergeTrees(TreeNode* t1, TreeNode* t2) {
if (t1 == NULL) return t2; // 如果t1为空,合并之后就应该是t2
if (t2 == NULL) return t1; // 如果t2为空,合并之后就应该是t1
// 修改了t1的数值和结构
t1->val += t2->val; // 中
t1->left = mergeTrees(t1->left, t2->left); // 左
t1->right = mergeTrees(t1->right, t2->right); // 右
return t1;
}
};
Leetcode 700. 二叉搜索树中的搜索
题目描述
给定二叉搜索树(BST)的根节点 root
和一个整数值 val
。
你需要在 BST 中找到节点值等于 val
的节点。 返回以该节点为根的子树。 如果节点不存在,则返回 null
。
示例 1:
输入:root = [4,2,7,1,3], val = 2 输出:[2,1,3]
示例 2:
输入:root = [4,2,7,1,3], val = 5 输出:[]
提示:
- 树中节点数在
[1, 5000]
范围内 1 <= Node.val <= 107
root
是二叉搜索树1 <= val <= 107
解题思路
二叉搜索树是有数值的,二叉搜索树是一个有序树,满足
- 若他的左子树不为空,则左子树上所有节点的值均小于它的根节点的值
- 若他的右子树不为空,则右子树上所有节点的值均大于它的根节点的值
- 它的左、右子树也分别为二叉搜索树
实质上就是如何在二叉搜索树中搜索一个节点。
递归法:
1.确定递归函数的参数和返回值
递归函数的参数传入的就是根节点和要搜索的数值,返回的就是以这个搜索数值所在的节点。
TreeNode* searchBST(TreeNode* root, int val)
2.确定终止条件
如果root为空,或者找到这个数值了,就返回root节点。
if (root == NULL || root->val == val) return root;
3.确定单层递归的逻辑
NOTE:因为二叉搜索树的节点是有序的,所以可以有方向的去搜索。如果root->val > val,搜索左子树,如果root->val < val,就搜索右子树,最后如果都没有搜索到,就返回NULL。
TreeNode* result = NULL;
if (root->val > val) result = searchBST(root->left, val);
if (root->val < val) result = searchBST(root->right, val);
return result;
完整代码
class Solution {
public:
TreeNode* searchBST(TreeNode* root, int val) {
if (root == NULL || root->val == val) return root;
TreeNode* result = NULL;
if (root->val > val) result = searchBST(root->left, val);
if (root->val < val) result = searchBST(root->right, val);
return result;
}
};
Leetcode 98. 验证二叉搜索树
题目描述
给你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。
有效 二叉搜索树定义如下:
- 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:root = [2,1,3] 输出:true
示例 2:
输入:root = [5,1,4,null,null,3,6] 输出:false 解释:根节点的值是 5 ,但是右子节点的值是 4 。
提示:
- 树中节点数目范围在
[1, 104]
内 -231 <= Node.val <= 231 - 1
解题思路
可以递归中序遍历将二叉搜索树转变成一个数组,然后去判断这个序列是不是递增的。
class Solution {
private:
vector<int> vec;
void traversal(TreeNode* root) {
if (root == NULL) return;
traversal(root->left);
vec.push_back(root->val); // 将二叉搜索树转换为有序数组
traversal(root->right);
}
public:
bool isValidBST(TreeNode* root) {
vec.clear(); // 不加这句在leetcode上也可以过,但最好加上
traversal(root);
for (int i = 1; i < vec.size(); i++) {
// 注意要小于等于,搜索树里不能有相同元素
if (vec[i] <= vec[i - 1]) return false;
}
return true;
}
};