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【小嘟陪你刷题10】二叉树的基础面试题

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前言

此篇是对二叉树的练习,一些比较基础的题!

一、相同的树

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1.1 题解

方法:深度优先搜索

如果两个二叉树都为空,则两个二叉树相同。如果两个二叉树中有且只有一个为空,则两个二叉树一定不相同。

如果两个二叉树都不为空,那么首先判断它们的根节点的值是否相同,若不相同则两个二叉树一定不同,若相同,再分别判断两个二叉树的左子树是否相同以及右子树是否相同。这是一个递归的过程,因此可以使用深度优先搜索,递归地判断两个二叉树是否相同。

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1.2 代码实现

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */classSolution{publicbooleanisSameTree(TreeNode p,TreeNode q){if(p ==null&& q !=null|| p !=null&& q ==null){returnfalse;}if(p ==null&& q ==null){returntrue;}if(p.val != q.val){returnfalse;}returnisSameTree(p.left,q.left)&&isSameTree(p.right,q.right);}}

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二、另一颗树的子树

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2.1 题解

方法:深度优先搜索暴力匹配

先判断二者是否为空,都为空返回false。子树可能是父树的左子树或右子树,如果都不满足返回false。
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2.2 代码实现

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */classSolution{publicbooleanisSameTree(TreeNode p,TreeNode q){if(p ==null&& q !=null|| p !=null&& q ==null){returnfalse;}if(p ==null&& q ==null){returntrue;}if(p.val != q.val){returnfalse;}returnisSameTree(p.left,q.left)&&isSameTree(p.right,q.right);}publicbooleanisSubtree(TreeNode root,TreeNode subRoot){if(root ==null|| subRoot ==null){returnfalse;}if(isSameTree(root, subRoot)){returntrue;}if(isSubtree(root.left, subRoot)){returntrue;}if(isSubtree(root.right, subRoot)){returntrue;}returnfalse;}}

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三、二叉树的最大深度

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3.1 题解

方法:深度优先搜索

二叉树的最大深度无非就是左子树和右子树的最大深度+1,二叉树根节点为null的话,返回0。

3.2 代码实现

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */classSolution{publicintmaxDepth(TreeNode root){if(root ==null){return0;}int leftHeight =maxDepth(root.left);int rightHeight =maxDepth(root.right);return leftHeight > rightHeight ? leftHeight+1: rightHeight+1;}}

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四、二叉树的前序遍历

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4.1 题解

方法:递归

每访问到一个节点如何给它存起来,那么我们定义一个顺序表来存储!

4.2 代码实现

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */classSolution{publicList<Integer>preorderTraversal(TreeNode root){List<Integer> retlist =newArrayList<>();if(root ==null){return retlist;}
        retlist.add(root.val);List<Integer> leftTree =preorderTraversal(root.left);
        retlist.addAll(leftTree);List<Integer> rightTree =preorderTraversal(root.right);
        retlist.addAll(rightTree);return retlist;}}

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五、二叉树的中序遍历

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5.1 题解

方法:递归

同上题。

5.2 代码实现

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */classSolution{publicList<Integer>inorderTraversal(TreeNode root){List<Integer> retlist =newArrayList<>();if(root ==null){return retlist;}List<Integer> leftTree =inorderTraversal(root.left);
        retlist.addAll(leftTree);
        retlist.add(root.val);List<Integer> rightTree =inorderTraversal(root.right);
        retlist.addAll(rightTree);return retlist;}}

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六、二叉树的后序遍历

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6.1 题解

方法:递归

同上题。

6.2 代码实现

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */classSolution{publicList<Integer>postorderTraversal(TreeNode root){List<Integer> retlist =newArrayList<>();if(root ==null){return retlist;}List<Integer> leftTree =postorderTraversal(root.left);
        retlist.addAll(leftTree);List<Integer> rightTree =postorderTraversal(root.right);
        retlist.addAll(rightTree);
         retlist.add(root.val);return retlist;}}

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七、平衡二叉树

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7.1 题解

方法一:自顶向下递归

具体做法类似于二叉树的前序遍历,即对于当前遍历到的节点,首先计算左右子树的高度,如果左右子树的高度差是否不超过 1,再分别递归地遍历左右子节点,并判断左子树和右子树是否平衡。
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方法二:自低向上递归

方法一由于是自顶向下递归,因此对于同一个节点,函数 height 会被重复调用,导致时间复杂度较高。如果使用自底向上的做法,则对于每个节点,函数 height 只会被调用一次。

自底向上递归的做法类似于后序遍历,对于当前遍历到的节点,先递归地判断其左右子树是否平衡,再判断以当前节点为根的子树是否平衡。如果一棵子树是平衡的,则返回其高度(高度一定是非负整数),否则返回 -1。如果存在一棵子树不平衡,则整个二叉树一定不平衡。
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7.2 代码实现

方法一:

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 *//**
     * 求树的高度
     * @param root
     * @return
     *///时间复杂度:O(n)publicintheight(TreeNode root){if(root ==null)return0;int leftHeight =height(root.left);int rightHeight =height(root.right);return(leftHeight > rightHeight)?(leftHeight+1):(rightHeight+1);}/**
     * 平衡二叉树
     * @param root
     * @return
     *///时间复杂度:O(N^2)publicbooleanisBalanced(TreeNode root){if(root ==null)returntrue;int left =height(root.left);int right =height(root.right);returnMath.abs(left-right)<=1&&isBalanced(root.left)&&isBalanced(root.right);}

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方法二:

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */classSolution{//时间复杂度:O(n)publicintheight(TreeNode root){if(root ==null)return0;int leftHeight =height(root.left);int rightHeight =height(root.right);if(leftHeight >=0&& rightHeight >=0&&Math.abs(leftHeight-rightHeight)<=1){returnMath.max(leftHeight,rightHeight)+1;}else{//说明不平衡return-1;}}//时间复杂度:O(N)publicbooleanisBalanced(TreeNode root){if(root ==null)returntrue;returnheight(root)>=0;}}

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八、对称二叉树

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8.1 题解

方法:递归

树根为空,返回true,左右子树都为null,返回true,判断左子树和右子树的值是否相同,否则直接返回false,递归判断左子树的左树和右子树的右树,左子树的右树和右子树的左树是否相同。
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8.2 代码实现

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */classSolution{publicbooleanisSymmetric(TreeNode leftTree,TreeNode rightTree){if(leftTree ==null&& rightTree !=null)returnfalse;if(leftTree !=null&& rightTree ==null)returnfalse;if(leftTree ==null&& rightTree ==null)returntrue;if(leftTree.val != rightTree.val)returnfalse;returnisSymmetric(leftTree.left, rightTree.right)&&isSymmetric(leftTree.right, rightTree.left);}publicbooleanisSymmetric(TreeNode root){if(root ==null)returntrue;returnisSymmetric(root.left, root.right);}}

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