LeetCode 樹 98. 驗證二叉搜尋樹(二叉搜尋樹,遞迴,中序遍歷,迭代)
阿新 • • 發佈:2020-07-18
中序。
剛拿到題目時,第一想法是遞迴,但是搞錯了二叉搜尋樹成立的條件。
我以為的條件是:左側樹為二叉搜尋樹,右側樹為二叉搜尋樹,且root.right>root>root.left,然後遞迴。
但是顯然這不對,滿足以上條件後,root.right.left可能比root要小。
先說正確的遞迴解法:
正確的條件是:
- 左子樹和右子樹都是二叉搜尋樹
- root的值需要大於root左子樹的所有值
- root的值需要小於root右子樹的所有值
後兩個條件可以轉化為更好寫程式碼的兩個條件:
- 當前節點的值是其左子樹的值的上界(最大值)
- 當前節點的值是其右子樹的值的下界(最小值)
抽象為這個圖
遞迴函式: helper(root,lower,upper)
遞迴函式的作用:以root為根節點的樹,滿足lower和upper的上下界限制
終止條件:1.當前節點時葉子節點,返回true 2.當前節點本身已經不滿足[lower,upper]的上下界限制,返回false
遞迴關係:以root為根節點的樹滿足lower和upper的上下界要求的條件是:首先root得滿足[lower,upper]的上下界限制,其次root.left需滿足[lower,root.val]的上下界要求,且root.right滿足[root.val,upper]的上下界要求
這個遞迴關係用語言描述起來感覺很模糊,但是對照著上一張圖看
class Solution { public boolean helper(TreeNode node, Integer lower, Integer upper) { if (node == null) return true; int val = node.val; if (lower!=null && val <= lower) return false; if (upper!=null && val >= upper) return false; if (! helper(node.right, val, upper)) returnfalse; if (! helper(node.left, lower, val)) return false; return true; } public boolean isValidBST(TreeNode root) { return helper(root, null, null); } }
程式碼有幾處需要注意:
- 二叉搜尋樹是嚴格的,即root.left=root不可以,所以val = lower也要判定為false
- 初始條件時的上下界寫什麼。初始條件的意思是,第一個上下界不受限制,開始本來是準備寫Integer.Max,但是發現有個測試用例真就是Integer.Max。所以最後採取這個null的寫法,看到界為null,預設這個界不做判斷。
- 條件中的與要用&&否則為null時一判斷第二個條件就會報錯。
所以這個解法真的好多坑啊。。。
下一種最容易看懂的方式,是以遞迴實現中序遍歷,把二叉樹的值中序遍歷存到一個List裡,然後檢查這個List是否是升序的就行了
class Solution { List<Integer> res = new ArrayList<>(); public boolean isValidBST(TreeNode root) { if(root==null) return true; inOrder(root); for(int i=1;i<res.size();i++){ if(res.get(i)<=res.get(i-1)){ return false; } } return true; } private void inOrder(TreeNode root){ if(root!=null){ inOrder(root.left); res.add(root.val); inOrder(root.right); } } }
這種解法無比容易看懂,且時間複雜度是On,空間複雜度是On。但是當然還是要慢一些,如果直接通過迭代的方式實現中序遍歷(壓棧),就可以在遍歷的過程中進行檢測了。或者也可以通過遞迴的方式實現中序遍歷,並在其中做判斷:
class Solution { long pre = Long.MIN_VALUE; public boolean isValidBST(TreeNode root) { if (root == null) { return true; } // 訪問左子樹 if (!isValidBST(root.left)) { return false; } // 訪問當前節點:如果當前節點小於等於中序遍歷的前一個節點,說明不滿足BST,返回 false;否則繼續遍歷。 if (root.val <= pre) { return false; } pre = root.val; // 訪問右子樹 return isValidBST(root.right); } }
這樣很巧妙,但是更難理解一些。。。