二叉树,二叉搜索树相关模板
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2024-05-31 09:51:43
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  • 1.先序遍历
  • 2.中序遍历
  • 3.后序遍历
  • 4.层序遍历(可用于需按层进行计算的题目)
  • 5.判定二叉树的对称性
  • 6.二叉树最大深度(结点深度:根节点到该结点。结点高度:该结点到叶子结点)
  • 7.二叉树最小深度
  • 8.二叉树的平衡性
  • 9.求左叶子的和
  • 10.通过中序和后序序列构造二叉树
  • 11.二叉搜索树相关问题
    • 11.1.验证二叉搜索树的性质(这题我用了前序遍历)
    • 11.2.二叉搜索树的最小绝对差
  • 12.公共祖先问题

1.先序遍历

void PreOrder(TreeNode* root){if(root==NULL)return;//要对头结点进行的操作if(root->left!=NULL)PreOrder(root->left);if(root->right!=NULL)PreOrder(root->right);
}

2.中序遍历

void InOrder(TreeNode* root){if(root==NULL)return;if(root->left!=NULL)InOrder(root->left);//要对头结点进行的操作if(root->right!=NULL)InOrder(root->right);
}

3.后序遍历

void PostOrder(TreeNode* root){if(root==NULL)return;if(root->left!=NULL)PostOrder(root->left);if(root->right!=NULL)PostOrder(root->right);//要对头结点进行的操作}

4.层序遍历(可用于需按层进行计算的题目)

//直接给出函数体
if(root==NULL)return;
queue q;//创建队列,也可以用大点的数组然后双指针
TreeNode* temp;
q.push(root);//头结点入队
int size;//用来保存当轮结点数量while(!q.empty()){size=q.size();//统计当层结点数量for(int i=0;i//把单层结点出队完,for循环才结束temp=q.front();q.pop();//队头结点出队if(temp->left!=NULL)q.push(temp->left);//左孩子入队if(temp->right!=NULL)q.push(temp->right);//右孩子入队}
}

5.判定二叉树的对称性

bool isSymmetric(TreeNode* left,TreeNode* right){if(left==NULL&&right==NULL)//两个结点同时为空则对称return true;if(left==NULL||right==NULL)//同时为空的情况被上面筛去了,这里判断的是只有一方为空,则不对称return false;if(left->val!=right->val)//值不一样,不对称return false;bool t1=isSymmetric(left->left,right->right);//递归判断左子树的左孩子和右子树的右孩子bool t2=isSymmetric(left->right,right->left);//递归判断左子树的右孩子和右子树的左孩子return t1&&t2;//同时为真才对称
}

6.二叉树最大深度(结点深度:根节点到该结点。结点高度:该结点到叶子结点)

int getMaxDepth(TreeNode* root){if(root==NULL)return 0;int left=getMaxDepth(root->left);int right=getMaxDepth(root->right);int depth=(left>right?left:right)+1;return depth;
}

7.二叉树最小深度

int  getMinDepth(TreeNode* root){if(root==NULL)return 0;//结点为空,深度为0if(root->left==NULL&&root->right==NULL)return 1;//叶子结点深度为1int left=INT_MAX://左子树深度,初始化为最大值int right=INT_MAX;//右子树深度。初始化为最大值if(root->left!=NULL)left=getMinDepth(root->left);if(root->right!=NULL)right=getMinDepth(root->right);//只有子树非空,才返回小的深度,否则数值都是最大值MAX_INT//控制住每层深度缩小的途径return left>right?right:left;//将左、右子树中较小的深度值返回
}

8.二叉树的平衡性

int isBalance(TreeNode* root){//这个函数设定返回-1说明不平衡if(root==NUL)return 0;int left=0;int right=0;int res;if(root->left!=NULL)//左子树非空,递归左子树left=isBalance(root->left);if(root->right!=NULL)//右子树非空,递归右子树right=isBalance(root->right);if(left==-1||right==-1)//左右子树有一个不平衡,则整棵树不是平衡树res=1-;else{//左右子树平衡,则判断当层if(abs(left-right)>1)//左右子树高度差大于一,则不平衡res=-1;else//否则,返回左右子树中最大的深度,再加上当层的深度1res=(left>right?left:right)+1;}return res;
}

9.求左叶子的和

int sumOfLeftLeaves(TreeNode *root){if(root==NULL)return 0;int left;if(root->left!=NULL&&root->left->left==NULL&&root->left->right==NULL)left=root->left->val;elseleft=sumOfLeftLeaves(root->left);int right=sumOfLeftLeaves(root->right);return left+right;
}

10.通过中序和后序序列构造二叉树

TreeNode* BuildTree(vector& inorder, vector& postorder,int ll,int lr,int pl,int pr){
//ll、lr是中序序列的下标范围,pl、pr是后序序列的下标范围if(pl>pr)return NULL;TreeNode* root=new TreeNode(postorder[pr]);int index;for(index=0;indexif(inorder[index]==root->val)break;}root->left=BuildTree(inorder,postorder,ll,index-1,pl,pl+index-1-ll);root->right=BuildTree(inorder,postorder,index+1,lr,pl+index-ll,pr-1);return root;
}

其实可以抽象出一个用数组构造二叉树的模板

if(左下标>右下标)//先标出结束递归的条件,即出口return NULL;
TreeNode* root=new TreeNode(结点的值);//构造本结点
root->left=(递归调用函数);//构造本结点的左子树
root->right=(递归调用函数);//构造本结点的右子树

11.二叉搜索树相关问题

由于二叉搜索树全树具有  左子树<当前结点<右子树  的特点,所以很多都要用到中序遍历(在中序遍历中,全树结点的遍历顺序为左子树结点->当前结点->右子树结点,因此遍历出来得到的序列为升序序列),利用二叉搜索树的特性进行遍历。
另外,如果遇到要保留二叉搜索树某个范围的结点的话(修剪二叉搜索树),如果根节点满足条件,而左子树某结点不满足保留条件,要删除的话,需要判断该结点的右子树是否满足条件。
因为如果左子树某结点不满足保留的范围的话,由于二叉搜索树具有的  左子树<当前结点<右子树  性质,因此该结点一定是小于保留的范围的,而该结点的右子树大于该结点,所以不能直接删除,需要继续判断右子树是否满足保留条件。
根节点的右子树同理。

11.1.验证二叉搜索树的性质(这题我用了前序遍历)

long long min_num=LONG_MIN;
long long max_num=LONG_MAX;
bool isValid(TreeNode *root,long long min_num,long long max_num){if(root==NULL)return true;if(root->val<=min_num)return false;if(root->val>=max_num)return false;bool left=isValid(root->left,min_num,root->val);//因为左子树<当前结点,所以当前结点比左子树任何结点都大//因此把当前结点的值作为最大值传入bool right=isValid(root->right,root->val,max_num);//因为当前结点<右子树,所以当前结点比右子树任何结点都小//因此把当前结点的值作为最小值传入
}

11.2.二叉搜索树的最小绝对差

题意
这题需要计算每两个结点之间的差值,并返回其中的最小值。由于在中序遍历中序列的值呈升序,而在该升序中序列,每个数的大小肯定是跟与之相邻的数的大小最接近,因此可以采用中序遍历的方式,从前向后两两计算前后两个结点的差值,取出其中的最小值。
但是在之前的中序遍历中,我们只能看到当前结点的值,最多是当前结点的左右子树的值,如果遇到以下这种情况,如何判断1号结点和3号结点的值呢?
蓝色线是中序遍历的顺序
我们可以用一个结点专门保存上一个结点的指针,当轮计算完成后再用该结点保存当前结点的指针,遍历下一个结点,以下是代码,也可以作为需要比较树的前后关系的模板。

    void getMin(TreeNode* root,TreeNode*& pre,int& min){if(root==NULL)return;if(root->left!=NULL)getMin(root->left,pre,min);//以上是中序遍历模板if(pre!=NULL){int temp=abs(pre->val-root->val);if(tempright!=NULL)getMin(root->right,root,min);pre=root;//修改pre再返回,比如当前正在访问上面图片的1号结点,执行到这里后//会将1号结点保存后再返回,然后会一路返回到2号的父节点3号//进行if(pre!=NULL)那一行的计算,对比pre(即1号结点)和3号结点的值//这就是 pre=root 的用意
}

12.公共祖先问题

因为后序遍历的顺序为 左子树->右子树->当前结点 ,即从下往上找,因此可以采用后序遍历寻找树的公共祖先
    TreeNode* CommonAncestor(TreeNode* root,TreeNode* p,TreeNode* q){if(root==NULL)return NULL;//用来保存左右子树的寻找结果,初始化为NULL//一定要提前声明,因为if不一定满足条件,没提前声明又不满足的话,最后会报错TreeNode* left=NULL;TreeNODe* right=NULL;//后序遍历if(root->left!=NULL)left=CommonAncestor(root->left,p,q);if(root->right!=NULL)right=CommonAncestor(root->right,p,q);//如果当前结点是想寻找的其中一个结点,就返回此结点if(root==p||root==q)return root;//如果左右子树都非空,说明这个root的左右子树中分别有p或q,说明root是最近的公共祖先if(left&&right)return root;//如果左子树或右子树存在非空值,返回此值,否则返回的是NULLreturn (left?left:right);}

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