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LeetCode刷题 —— 手撕二叉树

2022-06-11 09:15:00 【命由己造～】

题目目录

1.单值二叉树

在这里插入图片描述

思路：
1️⃣如果节点为空，就不用判断，返回true
2️⃣如果节点不为空，则判断他的左右子节点的值，只要不同，就返回false，相同就继续递归（走到最后会返回true）

/** * Definition for a binary tree node. * struct TreeNode { * int val; * struct TreeNode *left; * struct TreeNode *right; * }; */


bool isUnivalTree(struct TreeNode* root){
    
    if(root == NULL)
    {
    
        return true;
    }
    if(root->left)
    {
    
        if(root->val != root->left->val)
        {
    
            return false;
        }
    }
    if(root->right)
    {
    
        if(root->val != root->right->val)
        {
    
            return false;
        }
    }
    return isUnivalTree(root->left) && isUnivalTree(root->right);
}

递归发现不同的时候（不管是左还是右）返回false，而最后又是&&关系，所以只要有不同就返回false

流程图：

在这里插入图片描述

2.二叉树的最大深度

在这里插入图片描述

思路：
这颗树的层数等于左右子树层数大的那个加1，慢慢递归下去，
1️⃣是空就返回0
2️⃣是叶子节点就返回1

很容易写出代码：

*     int val;
 *     struct TreeNode *left;
 *     struct TreeNode *right;
 * };
 */


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

但是这种代码会超出时间限制，原因是判断左右子树层数时会递归两遍，后面+1时又要递归一遍，所以我们可以用变量先存取来，比较完就返回大的那个。

/** * Definition for a binary tree node. * struct TreeNode { * int val; * struct TreeNode *left; * struct TreeNode *right; * }; */

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

流程图：
在这里插入图片描述

3.二叉树的前序遍历

在这里插入图片描述

这道题首先要知道有多少个节点，前序遍历存到数组，要考虑到递归时临时变量不会影响递归前的，所以要传指针变量

/** * Definition for a binary tree node. * struct TreeNode { * int val; * struct TreeNode *left; * struct TreeNode *right; * }; */


/** * Note: The returned array must be malloced, assume caller calls free(). */


int TreeSize(struct TreeNode* root)
{
    
    if(root == NULL)
    {
    
        return 0;
    }
    return TreeSize(root->left) + TreeSize(root->right) + 1;
}

void _preorderTraversal(struct TreeNode* root, int* a, int* k)
{
    
    if(root == NULL)
    {
    
        return;
    }
    a[(*k)++] = root->val;
    _preorderTraversal(root->left, a, k);
    _preorderTraversal(root->right, a, k);
}


int* preorderTraversal(struct TreeNode* root, int* returnSize){
    
    int size = TreeSize(root);
    int* arr = (int*)malloc(sizeof(int) * size);
    int a = 0;
    _preorderTraversal(root, arr, &a);
    *returnSize = size;
    return arr;
}

4.翻转二叉树

在这里插入图片描述

思路：
从根节点往下递归，如果递归到当前节点root时root的左右子树都已经翻转，那么直接交换左右子树的位置。所以大思想时后序遍历

/** * Definition for a binary tree node. * struct TreeNode { * int val; * struct TreeNode *left; * struct TreeNode *right; * }; */



struct TreeNode* invertTree(struct TreeNode* root){
    
    if(root == NULL)
    {
    
        return NULL;
    }
    struct TreeNode* left = invertTree(root->left);
    struct TreeNode* right = invertTree(root->right);
    root->left = right;
    root->right = left;
    return root;
}

流程图：
在这里插入图片描述

5.相同的树

在这里插入图片描述

这道题比较简单,当同时到NULL的时候就返回true，中间只要有不相同就返回false

/** * Definition for a binary tree node. * struct TreeNode { * int val; * struct TreeNode *left; * struct TreeNode *right; * }; */


bool isSameTree(struct TreeNode* p, struct TreeNode* q){
    
    if(p == NULL && q == NULL)
    {
    
        return true;
    }
    if(p == NULL || q == NULL)
    {
    
        return false;
    }
    if(p->val != q->val)
    {
    
        return false;
    }
    return isSameTree(p->left, q->left) && isSameTree(p->right, q->right);
}

图跟第二题一样

6.对称二叉树

在这里插入图片描述

思路：
如果是空树，就返回true，不是的话就像判断相同树那道题一样，分成两个树往下递归

/** * Definition for a binary tree node. * struct TreeNode { * int val; * struct TreeNode *left; * struct TreeNode *right; * }; */


bool _isSymmetric(struct TreeNode* left, struct TreeNode* right)
{
    
    if(left == NULL && right == NULL)
    {
    
        return true;
    }
    if(left == NULL || right == NULL)
    {
    
        return false;
    }
    if(left->val != right->val)
    {
    
        return false;
    }
    return _isSymmetric(left->left, right->right) && _isSymmetric(left->right , right->left);
}




bool isSymmetric(struct TreeNode* root){
    
    if(root == NULL)
    {
    
        return true;
    }
    return _isSymmetric(root->left, root->right);
}

这道题也是上面翻转二叉树和相同的树两道题结合，先翻转再判断是否相同

7.另一棵树的子树

在这里插入图片描述

思路：
遍历所有节点，判断root树的每个节点是否是subroot的子树，如果都没有则返回false，只要有就返回true 所以用 ||

/** * Definition for a binary tree node. * struct TreeNode { * int val; * struct TreeNode *left; * struct TreeNode *right; * }; */


bool _isSubtree(struct TreeNode* p, struct TreeNode* q)
{
    
    if(p == NULL && q == NULL)
    {
    
        return true;
    }
    if(p == NULL || q == NULL)
    {
    
        return false;
    }
    if(p->val != q->val)
    {
    
        return false;
    }
    return _isSubtree(p->left, q->left) && _isSubtree(p->right, q->right);
}


bool isSubtree(struct TreeNode* root, struct TreeNode* subRoot){
    
    //遍历root所有节点比较
    //没有则false
    if(root == NULL)
    {
    
        return false;
    }
    if(_isSubtree(root, subRoot))
    {
    
        return true;
    }
    return isSubtree(root->left, subRoot) || isSubtree(root->right, subRoot);
}

8.平衡二叉树️️

在这里插入图片描述

这道题可以用上面求最大深度的题求，把每个节点的左右子树深度差都算一下，只要有>1的就false

/** * Definition for a binary tree node. * struct TreeNode { * int val; * struct TreeNode *left; * struct TreeNode *right; * }; */


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


bool isBalanced(struct TreeNode* root){
    
    if(root == NULL)
    {
    
        return true;
    }
    if(abs(maxDepth(root->left) - maxDepth(root->right)) > 1)
    {
    
        return false;
    }
    return isBalanced(root->left) && isBalanced(root->right);
}

但是我们来看看他的时间复杂度

递归的时间复杂度就是递归次数
isBalanced递归次数：N
每次递归次数：N + N / 2 + N / 2 + N / 4 + N / 4 + N / 4 + N / 4……（假设是满二叉树）
所以总体是O(N^2)

要求优化到O(N)

8.1时间复杂度优化

先搞清楚为什么复杂度会高？

判断平衡时会算左右子树的高度，而从上往下递归下面的高度会重复计算，那么我没让你可以用后序遍历从下往上计算，就不会有重复

/** * Definition for a binary tree node. * struct TreeNode { * int val; * struct TreeNode *left; * struct TreeNode *right; * }; */


bool _isBalanced(struct TreeNode* root, int* ph)
{
    
    if(root == NULL)
    {
    
        *ph = 0;
        return true;
    }
    int lefthight = 0;
    if(!_isBalanced(root->left, &lefthight))
    {
    
        return false;
    }
    int righthight = 0;
    if(!_isBalanced(root->right, &righthight))
    {
    
        return false;
    }
    *ph = lefthight > righthight ? lefthight + 1 : righthight + 1;
    return abs(lefthight - righthight) < 2;
}



bool isBalanced(struct TreeNode* root){
    
    int hight = 0;
    return _isBalanced(root, &hight);
}
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