day20 | 654.最大二叉树、617.合并二叉树、700.二叉搜索树中的搜索、98.验证二叉搜索树

解题及思路学习

654.最大二叉树

654. 最大二叉树

给定一个不重复的整数数组 nums 。 最大二叉树 可以用下面的算法从 nums 递归地构建:

创建一个根节点，其值为 nums 中的最大值。
递归地在最大值左边的 子数组前缀上 构建左子树。
递归地在最大值右边的 子数组后缀上 构建右子树。

返回 nums 构建的 最大二叉树 。

示例 1：

!https://assets.leetcode.com/uploads/2020/12/24/tree1.jpg

输入：nums = [3,2,1,6,0,5]
输出：[6,3,5,null,2,0,null,null,1]

思考：递归方法，每次传入区间。递归里面找到最大值的索引。

class Solution {
private:// 在左闭右开区间[left, right)，构造二叉树TreeNode* traversal(vector<int>& nums, int left, int right) {if (left >= right) return nullptr;// 分割点下标：maxValueIndexint maxValueIndex = left;for (int i = left + 1; i < right; ++i) {if (nums[i] > nums[maxValueIndex]) maxValueIndex = i;}TreeNode* root = new TreeNode(nums[maxValueIndex]);// 左闭右开：[left, maxValueIndex)root->left = traversal(nums, left, maxValueIndex);// 左闭右开：[maxValueIndex + 1, right)root->right = traversal(nums, maxValueIndex + 1, right);return root;}
public:TreeNode* constructMaximumBinaryTree(vector<int>& nums) {return traversal(nums, 0, nums.size());}
};

注意类似用数组构造二叉树的题目，每次分隔尽量不要定义新的数组，而是通过下标索引直接在原数组上操作，这样可以节约时间和空间上的开销。

一般情况来说：如果让空节点（空指针）进入递归，就不加if，如果不让空节点进入递归，就加if限制一下，终止条件也会相应的调整

617.合并二叉树

617. 合并二叉树

给你两棵二叉树： root1 和 root2 。

想象一下，当你将其中一棵覆盖到另一棵之上时，两棵树上的一些节点将会重叠（而另一些不会）。你需要将这两棵树合并成一棵新二叉树。合并的规则是：如果两个节点重叠，那么将这两个节点的值相加作为合并后节点的新值；否则，不为 null 的节点将直接作为新二叉树的节点。

返回合并后的二叉树。

注意: 合并过程必须从两个树的根节点开始。

示例 1：

!https://assets.leetcode.com/uploads/2021/02/05/merge.jpg

输入：root1 = [1,3,2,5], root2 = [2,1,3,null,4,null,7]
输出：[3,4,5,5,4,null,7]

思考：可以直接在root1上进行修改。

class Solution {
public:TreeNode* mergeTrees(TreeNode* root1, TreeNode* root2) {if (root1 == NULL) return root2;if (root2 == NULL) return root1;root1->val += root2->val;root1->left = mergeTrees(root1->left, root2->left);root1->right = mergeTrees(root1->right, root2->right);return root1;}
};

迭代法

使用迭代法同时处理两棵树就是要把这两棵树的节点同时加入队列进行比较。

class Solution {
public:TreeNode* mergeTrees(TreeNode* t1, TreeNode* t2) {if (t1 == NULL) return t2;if (t2 == NULL) return t1;queue<TreeNode*> que;que.push(t1);que.push(t2);while(!que.empty()) {TreeNode* node1 = que.front(); que.pop();TreeNode* node2 = que.front(); que.pop();// 此时两个节点一定不为空，val相加node1->val += node2->val;// 如果两棵树左节点都不为空，加入队列if (node1->left != NULL && node2->left != NULL) {que.push(node1->left);que.push(node2->left);}// 如果两棵树右节点都不为空，加入队列if (node1->right != NULL && node2->right != NULL) {que.push(node1->right);que.push(node2->right);}// 当t1的左节点 为空 t2左节点不为空，就赋值过去if (node1->left == NULL && node2->left != NULL) {node1->left = node2->left;}// 当t1的右节点 为空 t2右节点不为空，就赋值过去if (node1->right == NULL && node2->right != NULL) {node1->right = node2->right;}}return t1;}
};

700.二叉搜索树中的搜索

700. 二叉搜索树中的搜索

给定二叉搜索树（BST）的根节点 root 和一个整数值 val。

你需要在 BST 中找到节点值等于 val 的节点。返回以该节点为根的子树。如果节点不存在，则返回 null 。

示例 1:

!https://assets.leetcode.com/uploads/2021/01/12/tree1.jpg

输入：root = [4,2,7,1,3], val = 2
输出：[2,1,3]

思考：比较当前root的值和val，如果val大，则从右子树查找。如果val小，则从左子树查找。

class Solution {
public:TreeNode* searchBST(TreeNode* root, int val) {if (root == NULL || root->val == val) return root;TreeNode* result = NULL;if (root->val < val) {result = searchBST(root->right, val);}if (root->val > val) {result = searchBST(root->left, val);}return result;}
};另一种写法：
class Solution {
public:TreeNode* searchBST(TreeNode* root, int val) {if (root == NULL || root->val == val) return root;if (root->val < val) {return searchBST(root->right, val);}if (root->val > val) {return searchBST(root->left, val);}return nullptr;}
};

迭代法：

class Solution {
public:TreeNode* searchBST(TreeNode* root, int val) {while(root != NULL) {if (root->val > val) root = root->left;else if (root->val < val) root = root->right;else return root;}return NULL;}
};

98.验证二叉搜索树

98. 验证二叉搜索树

给你一个二叉树的根节点 root ，判断其是否是一个有效的二叉搜索树。

有效二叉搜索树定义如下：

节点的左子树只包含小于当前节点的数。
节点的右子树只包含大于当前节点的数。
所有左子树和右子树自身必须也是二叉搜索树。

示例 1：

!https://assets.leetcode.com/uploads/2020/12/01/tree1.jpg

输入：root = [2,1,3]
输出：true

思考：递归方法，当有false时，全返回false。

下面是一种错误写法，因为只用到了中间节点的左右值来进行判断。只注意到了局部而不是整体。

class Solution {
public:bool isValidBST(TreeNode* root) {if (root == NULL) return true;if (root->left && root->val <= root->left->val) return false;if (root->right && root->val >= root->right->val) return false;bool left = isValidBST(root->left);bool right = isValidBST(root->right);return (left && right);}
};改正之后的写法，用一个值来一直记录
class Solution {
public:long long maxVal = LONG_MIN;bool isValidBST(TreeNode* root) {if (root == NULL) return true;bool left = isValidBST(root->left);if (maxVal < root->val) maxVal = root->val;else return false;bool right = isValidBST(root->right);return left && right;}
};

可以用一个指针来记录前一个的值，然后中序遍历，保证一直是递增的，则为搜索二叉树。

class Solution {
public:TreeNode* pre = NULL;bool isValidBST(TreeNode* root) {if(root == NULL) return true;bool left = isValidBST(root->left);if (pre && pre->val >= root->val) {return false;}pre = root;bool right = isValidBST(root->right);return (left && right);}
};

迭代法：

迭代法的中序遍历稍加改动。

class Solution {
public:bool isValidBST(TreeNode* root) {stack<TreeNode*> st;TreeNode* cur = root;TreeNode* pre = NULL; // 记录前一个节点while (cur != NULL || !st.empty()) {if (cur != NULL) {st.push(cur);cur = cur->left;                // 左} else {cur = st.top();                 // 中st.pop();if (pre != NULL && cur->val <= pre->val)return false;pre = cur; //保存前一个访问的结点cur = cur->right;               // 右}}return true;}
};