python3__leecode/0226. 翻转二叉树

本文介绍了一种通过递归方式实现二叉树翻转的方法。该方法从根节点开始,递归地遍历并翻转左右子树,最终实现整棵树的翻转。文中提供了详细的代码实现及时间、空间复杂度分析。

一、刷题内容

原题链接

https://leetcode-cn.com/problems/invert-binary-tree/

内容描述

翻转一棵二叉树。

示例:
输入:

     4
   /   \
  2     7
 / \   / \
1   3 6   9

输出:

    4
   /   \
  7     2
 / \   / \
9   6 3   1

二、解题方法

1.方法一:递归

这是一道很经典的二叉树问题。显然,我们从根节点开始,递归地对树进行遍历,并从叶子节点先开始翻转。如果当前遍历到的节点 root 的左右两棵子树都已经翻转,那么我们只需要交换两棵子树的位置,即可完成以 root 为根节点的整棵子树的翻转。

class Solution:
    def invertTree(self, root: TreeNode) -> TreeNode:
        if not root:
            return root
        
        left = self.invertTree(root.left)
        right = self.invertTree(root.right)
        root.left, root.right = right, left
        return root

时间复杂度:O(N),其中 N 为二叉树节点的数目。我们会遍历二叉树中的每一个节点,对每个节点而言,我们在常数时间内交换其两棵子树。

空间复杂度:O(N)。使用的空间由递归栈的深度决定,它等于当前节点在二叉树中的高度。在平均情况下,二叉树的高度与节点个数为对数关系,即 O(logN)。而在最坏情况下,树形成链状,空间复杂度为 O(N)。

我们需要完成两个函数: 1. `BiTreeChange`:**递归交换二叉树的所有左右子树**,即镜像翻转整棵二叉树。 2. `PreOrder`:对翻转后的二叉树进行**前序遍历输出**(根 → 左 → 右),不加空格、末尾不换行。 --- ### ✅ 完整代码实现如下: ```cpp // binary_tree.cpp // BinaryTreeApp // // Created by ljpc on 2018/5/3. // Copyright © 2018年 ljpc. All rights reserved. // #include "binary_tree.h" BiTreeNode* BiTreeChange(BiTreeNode* root) // 实现二叉树左右子树的交换(递归法) // 参数:二叉树根节点root // 返回:翻转后的二叉树根节点 { /********** Begin *********/ if (root == nullptr) { return nullptr; // 空树直接返回 } // 先递归翻转左右子树 BiTreeNode* left = BiTreeChange(root->left); BiTreeNode* right = BiTreeChange(root->right); // 交换左右子树 root->left = right; root->right = left; return root; // 返回当前根节点 /********** End **********/ } void PreOrder(BiTreeNode* root) // 二叉树的前序遍历 // 参数:二叉树根节点root // 输出:中间没有空格,末尾不换行。 { /********** Begin *********/ if (root != nullptr) { printf("%c", root->data); // 访问根节点 PreOrder(root->left); // 遍历左子树 PreOrder(root->right); // 遍历右子树 } /********** End **********/ } ``` --- ### 🔍 函数解释: #### 🌲 `BiTreeChange` —— 二叉树镜像翻转(左右子树交换) - **目标**:将每个节点的左子树和右子树互换,最终得到原树的“镜像”。 - **递归思路**: 1. 如果当前节点为空,返回 `nullptr` 2. 递归处理左子树和右子树(先深入到底层) 3. 将当前节点的 `left` 和 `right` 指针交换 4. 返回当前根节点 > 示例: > > 原树: > ``` > A > / \ > B C > / > D > ``` > > 翻转后: > ``` > A > / \ > C B > / > D > ``` #### 📄 `PreOrder` —— 前序遍历输出 - 顺序:**根 → 左 → 右** - 使用 `printf("%c")` 直接输出字符,确保无空格、无换行 - 递归终止条件是节点为 `nullptr` --- ### 🧪 测试示例: 假设输入先序序列:`AB#D##C##` 对应原始树结构: ``` A / \ B C \ D ``` 经过 `BiTreeChange` 后变成: ``` A / \ C B / D ``` 前序遍历结果:**A → C → B → D** → 输出:`ACBD` ✅ 正确! ---
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