1+ > 构造二叉搜索树,一不小心就平衡了
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2- ## 思路
3+ #108.将有序数组转换为二叉搜索树
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4- 要考率 和 普通数组转成二叉树有什么差别
5+ 将一个按照升序排列的有序数组,转换为一棵高度平衡二叉搜索树。
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6- 注意这里是构造平衡二叉搜索树,其实 这里不用强调,因为数组构造二叉树,构成平衡树是自然而然的事情,因为大家默认都是从中间取值,不可能随机取,自找麻烦
7+ 本题中,一个高度平衡二叉树是指一个二叉树每个节点 的左右两个子树的高度差的绝对值不超过 1。
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8- 一想 这道题目还是有难度的,
9+ 示例:
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10- 一定是递归 分治
11+ ![ 108.将有序数组转换为二叉搜索树 ] ( https://img-blog.csdnimg.cn/20201022164420763.png )
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12- 循环不变量 的题目列表
13+ # 思路
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14- 注意答案不是唯一的
15+ 做这道题目之前大家可以了解一下这几道:
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16- 输入:[ -10,-3,0,5,9]
17- 输出:[ 0,-10,5,null,-3,null,9]
18- 预期结果:[ 0,-3,9,-10,null,5]
17+ * [ 106.从中序与后序遍历序列构造二叉树] ( https://mp.weixin.qq.com/s/7r66ap2s-shvVvlZxo59xg )
18+ * [ 654.最大二叉树] ( https://mp.weixin.qq.com/s/1iWJV6Aov23A7xCF4nV88w ) 中其实已经讲过了,如果根据数组构造一颗二叉树。
19+ * [ 701.二叉搜索树中的插入操作] ( https://mp.weixin.qq.com/s/lwKkLQcfbCNX2W-5SOeZEA )
20+ * [ 450.删除二叉搜索树中的节点] ( https://mp.weixin.qq.com/s/-p-Txvch1FFk3ygKLjPAKw )
21+
22+
23+ 进入正题:
24+
25+ 题目中说要转换为一棵高度平衡二叉搜索树。这和转换为一棵普通二叉搜索树有什么差别呢?
26+
27+ 其实这里不用强调平衡二叉搜索树,数组构造二叉树,构成平衡树是自然而然的事情,因为大家默认都是从数组中间位置取值作为节点元素,一般不会随机取,** 所以想构成不平衡的二叉树是自找麻烦** 。
28+
29+
30+ 在[ 二叉树:构造二叉树登场!] ( https://mp.weixin.qq.com/s/7r66ap2s-shvVvlZxo59xg ) 和[ 二叉树:构造一棵最大的二叉树] ( https://mp.weixin.qq.com/s/1iWJV6Aov23A7xCF4nV88w ) 中其实已经讲过了,如果根据数组构造一颗二叉树。
31+
32+ ** 本质就是寻找分割点,分割点作为当前节点,然后递归左区间和右区间** 。
33+
34+ 本题其实要比[ 二叉树:构造二叉树登场!] ( https://mp.weixin.qq.com/s/7r66ap2s-shvVvlZxo59xg ) 和[ 二叉树:构造一棵最大的二叉树] ( https://mp.weixin.qq.com/s/1iWJV6Aov23A7xCF4nV88w ) 简单一些,因为有序数组构造二叉搜索树,寻找分割点就比较容易了。
35+
36+ 分割点就是数组中间位置的节点。
37+
38+ 那么为问题来了,如果数组长度为偶数,中间节点有两个,取哪一个?
39+
40+ 取哪一个都可以,只不过构成了不同的平衡二叉搜索树。
41+
42+ 例如:输入:[ -10,-3,0,5,9]
43+
44+ 如下两棵树,都是这个数组的平衡二叉搜索树:
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46+ <img src =' ../pics/108.将有序数组转换为二叉搜索树.png ' width =600 > </img ></div >
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48+ 如果要分割的数组长度为偶数的时候,中间元素为两个,是取左边元素 就是树1,取右边元素就是树2。
49+
50+ ** 这也是题目中强调答案不是唯一的原因。 理解这一点,这道题目算是理解到位了** 。
51+
52+ ##递归
53+
54+ 递归三部曲:
55+
56+ * 确定递归函数返回值及其参数
57+
58+ 删除二叉树节点,增加二叉树节点,都是用递归函数的返回值来完成,这样是比较方便的。
59+
60+ 相信大家如果仔细看了[ 二叉树:搜索树中的插入操作] ( https://mp.weixin.qq.com/s/lwKkLQcfbCNX2W-5SOeZEA ) 和[ 二叉树:搜索树中的删除操作] ( https://mp.weixin.qq.com/s/-p-Txvch1FFk3ygKLjPAKw ) ,一定会对递归函数返回值的作用深有感触。
61+
62+ 那么本题要构造二叉树,依然用递归函数的返回值来构造中节点的左右孩子。
63+
64+ 再来看参数,首先是传入数组,然后就是左下表left和右下表right,我们在[ 二叉树:构造二叉树登场!] ( https://mp.weixin.qq.com/s/7r66ap2s-shvVvlZxo59xg ) 中提过,在构造二叉树的时候尽量不要重新定义左右区间数组,而是用下表来操作原数组。
65+
66+ 所以代码如下:
67+
68+ ```
69+ // 左闭右闭区间[left, right]
70+ TreeNode* traversal(vector<int>& nums, int left, int right)
71+ ```
72+
73+ 这里注意,** 我这里定义的是左闭右闭区间,在不断分割的过程中,也会坚持左闭右闭的区间,这又涉及到我们讲过的循环不变量** 。
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75+ 在[ 二叉树:构造二叉树登场!] ( https://mp.weixin.qq.com/s/7r66ap2s-shvVvlZxo59xg ) ,[ 35.搜索插入位置] ( https://mp.weixin.qq.com/s/fCf5QbPDtE6SSlZ1yh_q8Q ) 和[ 59.螺旋矩阵II] ( https://mp.weixin.qq.com/s/KTPhaeqxbMK9CxHUUgFDmg ) 都详细讲过循环不变量。
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78+ * 确定递归终止条件
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80+ 这里定义的是左闭右闭的区间,所以当区间 left > right的时候,就是空节点了。
81+
82+ 代码如下:
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84+ ```
85+ if (left > right) return nullptr;
86+ ```
87+
88+ * 确定单层递归的逻辑
89+
90+ 首先取数组中间元素的位置,不难写出` int mid = (left + right) / 2; ` ,** 这么写其实有一个问题,就是数值越界,例如left和right都是最大int,这么操作就越界了,在[ 二分法] ( https://mp.weixin.qq.com/s/fCf5QbPDtE6SSlZ1yh_q8Q ) 中尤其需要注意!**
91+
92+ 所以可以这么写:` int mid = left + ((right - left) / 2); `
93+
94+ 但本题leetcode的测试数据并不会越界,所以怎么写都可以。但需要有这个意识!
95+
96+ 取了中间位置,就开始以中间位置的元素构造节点,代码:` TreeNode* root = new TreeNode(nums[mid]); ` 。
97+
98+ 接着划分区间,root的左孩子接住下一层左区间的构造节点,右孩子接住下一层右区间构造的节点。
99+
100+ 最后返回root节点,单层递归整体代码如下:
101+
102+ ```
103+ int mid = left + ((right - left) / 2);
104+ TreeNode* root = new TreeNode(nums[mid]);
105+ root->left = traversal(nums, left, mid - 1);
106+ root->right = traversal(nums, mid + 1, right);
107+ return root;
108+ ```
109+
110+ 这里` int mid = left + ((right - left) / 2); ` 的写法相当于是如果数组长度为偶数,中间位置有两个元素,取靠左边的。
111+
112+ * 递归整体代码如下:
19113
20114```
21115class Solution {
22116private:
23117 TreeNode* traversal(vector<int>& nums, int left, int right) {
24118 if (left > right) return nullptr;
25- int mid =( left + right) / 2; // 注意越界
119+ int mid = left +(( right - left ) / 2);
26120 TreeNode* root = new TreeNode(nums[mid]);
27121 root->left = traversal(nums, left, mid - 1);
28122 root->right = traversal(nums, mid + 1, right);
@@ -36,3 +130,68 @@ public:
36130};
37131```
38132
133+ ** 注意:在调用traversal的时候为什么传入的left和right为什么是0和nums.size() - 1,因为定义的区间为左闭右闭** 。
134+
135+
136+ ##迭代法
137+
138+ 迭代法可以通过三个队列来模拟,一个队列放遍历的节点,一个队列放左区间下表,一个队列放右区间下表。
139+
140+ 模拟的就是不断分割的过程,C++代码如下:(我已经详细注释)
141+
142+ ```
143+ class Solution {
144+ public:
145+ TreeNode* sortedArrayToBST(vector<int>& nums) {
146+ if (nums.size() == 0) return nullptr;
147+
148+ TreeNode* root = new TreeNode(0); // 初始根节点
149+ queue<TreeNode*> nodeQue; // 放遍历的节点
150+ queue<int> leftQue; // 保存左区间下表
151+ queue<int> rightQue; // 保存右区间下表
152+ nodeQue.push(root); // 根节点入队列
153+ leftQue.push(0); // 0为左区间下表初始位置
154+ rightQue.push(nums.size() - 1); // nums.size() - 1为右区间下表初始位置
155+
156+ while (!nodeQue.empty()) {
157+ TreeNode* curNode = nodeQue.front();
158+ nodeQue.pop();
159+ int left = leftQue.front(); leftQue.pop();
160+ int right = rightQue.front(); rightQue.pop();
161+ int mid = left + ((right - left) / 2);
162+
163+ curNode->val = nums[mid]; // 将mid对应的元素给中间节点
164+
165+ if (left <= mid - 1) { // 处理左区间
166+ curNode->left = new TreeNode(0);
167+ nodeQue.push(curNode->left);
168+ leftQue.push(left);
169+ rightQue.push(mid - 1);
170+ }
171+
172+ if (right >= mid + 1) { // 处理右区间
173+ curNode->right = new TreeNode(0);
174+ nodeQue.push(curNode->right);
175+ leftQue.push(mid + 1);
176+ rightQue.push(right);
177+ }
178+ }
179+ return root;
180+ }
181+ };
182+ ```
183+
184+ #总结
185+
186+ ** 在[ 二叉树:构造二叉树登场!] ( https://mp.weixin.qq.com/s/7r66ap2s-shvVvlZxo59xg ) 和[ 二叉树:构造一棵最大的二叉树] ( https://mp.weixin.qq.com/s/1iWJV6Aov23A7xCF4nV88w ) 之后,我们顺理成章的应该构造一下二叉搜索树了,一不小心还是一棵平衡二叉搜索树** 。
187+
188+ 其实思路也是一样的,不断中间分割,然后递归处理左区间,右区间,也可以说是分治。
189+
190+ 此时相信大家应该对通过递归函数的返回值来增删二叉树很熟悉了,这也是常规操作。
191+
192+ 在定义区间的过程中我们又一次强调了循环不变量的重要性。
193+
194+ 最后依然给出迭代的方法,其实就是模拟取中间元素,然后不断分割去构造二叉树的过程。
195+
196+ ** 就酱,如果对你有帮助的话,也转发给身边需要的同学吧!**
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