判定表与判定树的画法_二叉搜索树操作集锦
判定表与判定树的画法_⼆叉搜索树操作集锦
读完本⽂,你可以去⼒扣拿下如下题⽬:
100.相同的树
450.删除⼆叉搜索树中的节点
701.⼆叉搜索树中的插⼊操作
700.⼆叉搜索树中的搜索
98.验证⼆叉搜索树
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通过之前的⽂章框架思维,⼆叉树的遍历框架应该已经印到你的脑⼦⾥了,这篇⽂章就来实操⼀下,看看框架思维是怎么灵活运⽤,秒杀⼀
切⼆叉树问题的。
⼆叉树算法的设计的总路线:明确⼀个节点要做的事情,然后剩下的事抛给框架。
void traverse(TreeNode root) {    // root 需要做什么?在这做。    // 其他的不⽤ root 操⼼,抛给框架    traverse(root.left);    traverse(root.right);}
东莞市中考成绩查询举两个简单的例⼦体会⼀下这个思路,热热⾝。
1. 如何把⼆叉树所有的节点中的值加⼀?
有志者事竟成的名人例子void plusOne(TreeNode root) {    if (root == null) return;    root.val += 1;    plusOne(root.left);    plusOne(root.right);}
2. 如何判断两棵⼆叉树是否完全相同?
boolean isSameTree(TreeNode root1, TreeNode root2) {    // 都为空的话,显然相同    if (root1 == null && root2 == null) return true;    // ⼀个为空,⼀个⾮空,显然借助框架,上⾯这两个例⼦不难理解吧?如果可以理解,那么所有⼆叉树算法你都能解决。
⼆叉搜索树(Binary Search Tree,简称 BST)是⼀种很常⽤的的⼆叉树。它的定义是:⼀个⼆叉树中,任意节点的值要⼤于等于左⼦树所
有节点的值,且要⼩于等于右边⼦树的所有节点的值。
如下就是⼀个符合定义的 BST:
下⾯实现 BST 的基础操作:判断 BST 的合法性、增、删、查。其中“删”和“判断合法性”略微复杂。
零、判断 BST 的合法性
这⾥是有坑的哦,我们按照刚才的思路,每个节点⾃⼰要做的事不就是⽐较⾃⼰和左右孩⼦吗?看起来应该这样写代码:
boolean isValidBST(TreeNode root) {    if (root == null) return true;    if (root.left != null && root.val <= root.left.val) return false;    if (root.right != null && root
但是这个算法出现了错误,BST 的每个节点应该要⼩于右边⼦树的所有节点,下⾯这个⼆叉树显然不是 BST,但是我们的算法会把它判定
为 BST。
出现错误,不要慌张,框架没有错,⼀定是某个细节问题没注意到。我们重新看⼀下 BST 的定义,root 需要做的不只是和左右⼦节点⽐
较,⽽是要整个左⼦树和右⼦树所有节点⽐较。怎么办,鞭长莫及啊!
这种情况,我们可以使⽤辅助函数,增加函数参数列表,在参数中携带额外信息,请看正确的代码:
boolean isValidBST(TreeNode root) {    return isValidBST(root, null, null);}b oolean isValidBST(TreeNode root, TreeNode min, TreeNode max) {    if (root == null) r
⼀、在 BST 中查⼀个数是否存在
根据我们的指导思想,可以这样写代码:
boolean isInBST(TreeNode root, int target) {    if (root == null) return false;    if (root.val == target) return true;  return isInBST(root.left, target)        || isInBST(roo
这样写完全正确,充分证明了你的框架性思维已经养成。现在你可以考虑⼀点细节问题了:如何充分利⽤信息,把 BST 这个“左⼩右
⼤”的特性⽤上?
很简单,其实不需要递归地搜索两边,类似⼆分查思想,根据 target 和 root.val 的⼤⼩⽐较,就能排除⼀边。我们把上⾯的思路稍稍改
动:
boolean isInBST(TreeNode root, int target) {    if (root == null) return false;    if (root.val == target)        return true;    if (root.val < target)        return isInBS
于是,我们对原始框架进⾏改造,抽象出⼀套针对 BST 的遍历框架:
void BST(TreeNode root, int target) {    if (root.val == target)        // 到⽬标,做点什么    if (root.val < target)        BST(root.right, target);    if (root.val > target)    ⼆、在 BST 中插⼊⼀个数
对数据结构的操作⽆⾮遍历 + 访问,遍历就是“”,访问就是“改”。具体到这个问题,插⼊⼀个数,就是先到插⼊位置,然后进⾏
插⼊操作。
上⼀个问题,我们总结了 BST 中的遍历框架,就是“”的问题。直接套框架,加上“改”的操作即可。⼀旦涉及“改”,函数就要返回TreeNode 类型,并且对递归调⽤的返回值进⾏接收。
TreeNode insertIntoBST(TreeNode root, int val) {    // 到空位置插⼊新节点    if (root == null) return new TreeNode(val);    // if (root.val == val)    //    BST 中⼀般不三、在 BST 中删除⼀个数
这个问题稍微复杂,不过你有框架指导,难不住你。跟插⼊操作类似,先“”再“改”,先把框架写出来再说:
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TreeNode deleteNode(TreeNode root, int key) {    if (root.val == key) {        // 到啦,进⾏删除    } else if (root.val > key) {        root.left = deleteNode(root.left, key
到⽬标节点了,⽐⽅说是节点 A,如何删除这个节点,这是难点。因为删除节点的同时不能破坏 BST 的性质。有三种情况,⽤图⽚来说
明。
情况 1:A 恰好是末端节点,两个⼦节点都为空,那么它可以当场去世了。
图⽚来⾃ LeetCode口袋妖怪珍珠
载的拼音
if (root.left == null && root.right == null)    return null;
情况 2:A 只有⼀个⾮空⼦节点,那么它要让这个孩⼦接替⾃⼰的位置。
图⽚来⾃ LeetCode
// 排除了情况 1 之后if (root.left == null) return root.right;if (root.right == null) return root.left;
情况 3:A 有两个⼦节点,⿇烦了,为了不破坏 BST 的性质,A 必须到左⼦树中最⼤的那个节点,或者右⼦树中最⼩的那个节点来接替
⾃⼰。我们以第⼆种⽅式讲解。
图⽚来⾃ LeetCode
if (root.left != null && root.right != null) {    // 到右⼦树的最⼩节点    TreeNode minNode = getMin(root.right);    // 把 root 改成 minNode    root.val = minNode.val;
三种情况分析完毕,填⼊框架,简化⼀下代码:
TreeNode deleteNode(TreeNode root, int key) {    if (root == null) return null;    if (root.val == key) {        // 这两个 if 把情况 1 和 2 都正确处理了        if (root.left == n
删除操作就完成了。注意⼀下,这个删除操作并不完美,因为我们⼀般不会通过 root.val = minNode.val 修改节点内部的值来交换节点,
⽽是通过⼀系列略微复杂的链表操作交换 root 和 minNode 两个节点。因为具体应⽤中,val 域可能会很⼤,修改起来很耗时,⽽链表操
作⽆⾮改⼀改指针,⽽不会去碰内部数据。
但这⾥忽略这个细节,旨在突出 BST 基本操作的共性,以及借助框架逐层细化问题的思维⽅式。
四、最后总结
通过这篇⽂章,你学会了如下⼏个技巧:
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1. ⼆叉树算法设计的总路线:把当前节点要做的事做好,其他的交给递归框架,不⽤当前节点操⼼。
2. 如果当前节点会对下⾯的⼦节点有整体影响,可以通过辅助函数增长参数列表,借助参数传递信息。
3. 在⼆叉树框架之上,扩展出⼀套 BST 遍历框架:
void BST(TreeNode root, int target) {    if (root.val == target)        // 到⽬标,做点什么    if (root.val < target)        BST(root.right, target);    if (root.val > target)    4. 掌握了 BST 的基本操作。

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