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二叉树算法浅谈

这是 二叉树 相关题目的总结,是用 Java 实现的。如果改成C++或者C语言,也仅仅需要改动很少的地方。

二叉树算法浅谈

先上二叉树的数据结构:

class TreeNode{

int val;

//左孩子

TreeNode left;

//右孩子

TreeNode right;

}

二叉树的题目普遍可以用 递归 迭代 的方式来解

1. 求二叉树的最大深度

int maxDeath(TreeNode node){

if(node==null){

return 0;

}

int left = maxDeath(node.left);

int right = maxDeath(node.right);

return Math.max(left,right) + 1;

}

2. 求二叉树的最小深度

int getMinDepth(TreeNode root){

if(root == null){

return 0;

}

return getMin(root);

}

int getMin(TreeNode root){

if(root == null){

return Integer.MAX_VALUE;

}

if(root.left == null&&root.right == null){

return 1;

}

return Math.min(getMin(root.left),getMin(root.right)) + 1;

}

3. 求二叉树中节点的个数

int numOfTreeNode(TreeNode root){

if(root == null){

return 0;

}

int left = numOfTreeNode(root.left);

int right = numOfTreeNode(root.right);

return left + right + 1;

}

4. 求二叉树中叶子节点的个数

int numsOfNoChildNode(TreeNode root){

if(root == null){

return 0;

}

if(root.left==null&&root.right==null){

return 1;

}

return numsOfNodeTreeNode(root.left)+numsOfNodeTreeNode(root.right);

}

5. 求二叉树中第k层节点的个数

int numsOfkLevelTreeNode(TreeNode root,int k){

if(root == null||k<1){

return 0;

}

if(k==1){

return 1;

}

int numsLeft = numsOfkLevelTreeNode(root.left,k-1);

int numsRight = numsOfkLevelTreeNode(root.right,k-1);

return numsLeft + numsRight;

}

6. 判断二叉树是否是平衡二叉树

boolean isBalanced(TreeNode node){

return maxDeath2(node)!=-1;

}

int maxDeath2(TreeNode node){

if(node == null){

return 0;

}

int left = maxDeath2(node.left);

int right = maxDeath2(node.right);

if(left==-1||right==-1||Math.abs(left-right)>1){

return -1;

}

return Math.max(left, right) + 1;

}

7.判断二叉树是否是完全二叉树

二叉树算法浅谈

boolean isCompleteTreeNode(TreeNode root){

if(root == null){

return false;

}

Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<TreeNode>();

queue.add(root);

boolean result = true;

boolean hasNoChild = false;

while(!queue.isEmpty()){

TreeNode current = queue.remove();

if(hasNoChild){

if(current.left!=null||current.right!=null){

result = false;

break;

}

}else{

if(current.left!=null&&current.right!=null){

queue.add(current.left);

queue.add(current.right);

}else if(current.left!=null&&current.right==null){

queue.add(current.left);

hasNoChild = true;

}else if(current.left==null&&current.right!=null){

result = false;

break;

}else{

hasNoChild = true;

}

}

}

return result;

}

8. 两个二叉树是否完全相同

boolean isSameTreeNode(TreeNode t1,TreeNode t2){

if(t1==null&&t2==null){

return true;

}

else if(t1==null||t2==null){

return false;

}

if(t1.val != t2.val){

return false;

}

boolean left = isSameTreeNode(t1.left,t2.left);

boolean right = isSameTreeNode(t1.right,t2.right);

return left&&right;

}

9. 两个二叉树是否互为镜像

boolean isMirror(TreeNode t1,TreeNode t2){

if(t1==null&&t2==null){

return true;

}

if(t1==null||t2==null){

return false;

}

if(t1.val != t2.val){

return false;

}

return isMirror(t1.left,t2.right)&&isMirror(t1.right,t2.left);

}

10. 翻转二叉树or镜像二叉树

TreeNode mirrorTreeNode(TreeNode root){

if(root == null){

return null;

}

TreeNode left = mirrorTreeNode(root.left);

TreeNode right = mirrorTreeNode(root.right);

root.left = right;

root.right = left;

return root;

}

11. 求两个二叉树的最低公共祖先节点

TreeNode getLastCommonParent(TreeNode root,TreeNode t1,TreeNode t2){

if(findNode(root.left,t1)){

if(findNode(root.right,t2)){

return root;

}else{

return getLastCommonParent(root.left,t1,t2);

}

}else{

if(findNode(root.left,t2)){

return root;

}else{

return getLastCommonParent(root.right,t1,t2)

}

}

}

// 查找节点node是否在当前 二叉树中

boolean findNode(TreeNode root,TreeNode node){

if(root == null || node == null){

return false;

}

if(root == node){

return true;

}

boolean found = findNode(root.left,node);

if(!found){

found = findNode(root.right,node);

}

return found;

}

12. 二叉树的前序遍历

迭代解法

ArrayList<Integer> preOrder(TreeNode root){

Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

if(root == null){

return list;

}

stack.push(root);

while(!stack.empty()){

TreeNode node = stack.pop();

list.add(node.val);

if(node.right!=null){

stack.push(node.right);

}

if(node.left != null){

stack.push(node.left);

}

}

return list;

}

递归解法

ArrayList<Integer> preOrderReverse(TreeNode root){

ArrayList<Integer> result = new ArrayList<Integer>();

preOrder2(root,result);

return result;

}

void preOrder2(TreeNode root,ArrayList<Integer> result){

if(root == null){

return;

}

result.add(root.val);

preOrder2(root.left,result);

preOrder2(root.right,result);

}

13. 二叉树的中序遍历

ArrayList<Integer> inOrder(TreeNode root){

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<<Integer>();

Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();

TreeNode current = root;

while(current != null|| !stack.empty()){

while(current != null){

stack.add(current);

current = current.left;

}

current = stack.peek();

stack.pop();

list.add(current.val);

current = current.right;

}

return list;

}

14.二叉树的后序遍历

ArrayList<Integer> postOrder(TreeNode root){

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

if(root == null){

return list;

}

list.addAll(postOrder(root.left));

list.addAll(postOrder(root.right));

list.add(root.val);

return list;

}

15.前序遍历和后序遍历构造二叉树

TreeNode buildTreeNode(int[] preorder,int[] inorder){

if(preorder.length!=inorder.length){

return null;

}

return myBuildTree(inorder,0,inorder.length-1,preorder,0,preorder.length-1);

}

TreeNode myBuildTree(int[] inorder,int instart,int inend,int[] preorder,int prestart,int preend){

if(instart>inend){

return null;

}

TreeNode root = new TreeNode(preorder[prestart]);

int position = findPosition(inorder,instart,inend,preorder[start]);

root.left = myBuildTree(inorder,instart,position-1,preorder,prestart+1,prestart+position-instart);

root.right = myBuildTree(inorder,position+1,inend,preorder,position-inend+preend+1,preend);

return root;

}

int findPosition(int[] arr,int start,int end,int key){

int i;

for(i = start;i<=end;i++){

if(arr[i] == key){

return i;

}

}

return -1;

}

16.在二叉树中插入节点

TreeNode insertNode(TreeNode root,TreeNode node){

if(root == node){

return node;

}

TreeNode tmp = new TreeNode();

tmp = root;

TreeNode last = null;

while(tmp!=null){

last = tmp;

if(tmp.val>node.val){

tmp = tmp.left;

}else{

tmp = tmp.right;

}

}

if(last!=null){

if(last.val>node.val){

last.left = node;

}else{

last.right = node;

}

}

return root;

}

17.输入一个二叉树和一个整数,打印出二叉树中节点值的和等于输入整数所有的路径

void findPath(TreeNode r,int i){

if(root == null){

return;

}

Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();

int currentSum = 0;

findPath(r, i, stack, currentSum);

}

void findPath(TreeNode r,int i,Stack<Integer> stack,int currentSum){

currentSum+=r.val;

stack.push(r.val);

if(r.left==null&&r.right==null){

if(currentSum==i){

for(int path:stack){

System.out.println(path);

}

}

}

if(r.left!=null){

findPath(r.left, i, stack, currentSum);

}

if(r.right!=null){

findPath(r.right, i, stack, currentSum);

}

stack.pop();

}

18.二叉树的搜索区间

给定两个值 k1 和 k2(k1 < k2)和一个二叉查找树的根节点。找到树中所有值在 k1 到 k2 范围内的节点。即打印所有x (k1 <= x <= k2) 其中 x 是二叉查找树的中的节点值。返回所有升序的节点值。

ArrayList<Integer> result;

ArrayList<Integer> searchRange(TreeNode root,int k1,int k2){

result = new ArrayList<Integer>();

searchHelper(root,k1,k2);

return result;

}

void searchHelper(TreeNode root,int k1,int k2){

if(root == null){

return;

}

if(root.val>k1){

searchHelper(root.left,k1,k2);

}

if(root.val>=k1&&root.val<=k2){

result.add(root.val);

}

if(root.val<k2){

searchHelper(root.right,k1,k2);

}

}

19.二叉树的层次遍历

ArrayList<ArrayList<Integer>> levelOrder(TreeNode root){

ArrayList<ArrayList<Integer>> result = new ArrayList<ArrayList<Integer>>();

if(root == null){

return result;

}

Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<TreeNode>();

queue.offer(root);

while(!queue.isEmpty()){

int size = queue.size();

ArrayList<<Integer> level = new ArrayList<Integer>():

for(int i = 0;i < size ;i++){

TreeNode node = queue.poll();

level.add(node.val);

if(node.left != null){

queue.offer(node.left);

}

if(node.right != null){

queue.offer(node.right);

}

}

result.add(Level);

}

return result;

}

20.二叉树内两个节点的最长距离

二叉树中两个节点的最长距离可能有三种情况:

1.左子树的最大深度+右子树的最大深度为二叉树的最长距离

2.左子树中的最长距离即为二叉树的最长距离

3.右子树种的最长距离即为二叉树的最长距离

因此,递归求解即可

private static class Result{

int maxDistance;

int maxDepth;

public Result() {

}

public Result(int maxDistance, int maxDepth) {

this.maxDistance = maxDistance;

this.maxDepth = maxDepth;

}

}

int getMaxDistance(TreeNode root){

return getMaxDistanceResult(root).maxDistance;

}

Result getMaxDistanceResult(TreeNode root){

if(root == null){

Result empty = new Result(0,-1);

return empty;

}

Result lmd = getMaxDistanceResult(root.left);

Result rmd = getMaxDistanceResult(root.right);

Result result = new Result();

result.maxDepth = Math.max(lmd.maxDepth,rmd.maxDepth) + 1;

result.maxDistance = Math.max(lmd.maxDepth + rmd.maxDepth,Math.max(lmd.maxDistance,rmd.maxDistance));

return result;

}

21.不同的二叉树

给出 n,问由 1…n 为节点组成的不同的二叉查找树有多少种?

int numTrees(int n ){

int[] counts = new int[n+2];

counts[0] = 1;

counts[1] = 1;

for(int i = 2;i<=n;i++){

for(int j = 0;j<i;j++){

counts[i] += counts[j] * counts[i-j-1];

}

}

return counts[n];

}

22.判断二叉树是否是合法的二叉查找树(BST)

一棵BST定义为:

节点的左子树中的值要严格小于该节点的值。

节点的右子树中的值要严格大于该节点的值。

左右子树也必须是二叉查找树。

一个节点的树也是二叉查找树。

public int lastVal = Integer.MAX_VALUE;

public boolean firstNode = true;

public boolean isValidBST(TreeNode root) {

// write your code here

if(root==null){

return true;

}

if(!isValidBST(root.left)){

return false;

}

if(!firstNode&&lastVal >= root.val){

return false;

}

firstNode = false;

lastVal = root.val;

if (!isValidBST(root.right)) {

return false;

}

return true;

}

如果能深刻的理解这些题的解法思路,在考试中的二叉树编程题目就应该没有什么问题啦。

文章来源:智云一二三科技

文章标题:二叉树算法浅谈

文章地址:https://www.zhihuclub.com/197836.shtml

关于作者: 智云科技

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