可视化图解算法34:二叉搜索树的最近公共祖先

发布于:2025-05-09 ⋅ 阅读:(11) ⋅ 点赞:(0)

1. 题目

描述

给定一个二叉搜索树, 找到该树中两个指定节点的最近公共祖先。

1.对于该题的最近的公共祖先定义:对于有根树T的两个节点p、q,最近公共祖先LCA(T,p,q)表示一个节点x,满足x是p和q的祖先且x的深度尽可能大。在这里,一个节点也可以是它自己的祖先.

2.二叉搜索树是若它的左子树不空,则左子树上所有节点的值均小于它的根节点的值; 若它的右子树不空,则右子树上所有节点的值均大于它的根节点的值

3.所有节点的值都是唯一的。

4.p、q 为不同节点且均存在于给定的二叉搜索树中。

数据范围:

3<=节点总数<=10000

0<=节点值<=10000

如果给定以下搜索二叉树: {7,1,12,0,4,11,14,#,#,3,5},如下图:

示例1

输入:

{7,1,12,0,4,11,14,#,#,3,5},1,12

返回值:

7

说明:

节点1 和 节点12的最近公共祖先是7  

示例2

输入:

{7,1,12,0,4,11,14,#,#,3,5},12,11

返回值:

12

说明:

因为一个节点也可以是它自己的祖先.所以输出12  

2. 解题思路

先来看一下二叉搜索树的性质:

二叉搜索树(Binary Search Tree)、二叉查找树(Binary Search Tree)和二叉排序树(Binary Sort Tree)是同一个概念的不同称呼,它们都是指一种特殊类型的二叉树。这种树具有以下特性:

  1. 若任意节点的左子树不空,则左子树上所有节点的值均小于它的根节点的值。

  2. 若任意节点的右子树不空,则右子树上所有节点的值均大于它的根节点的值。

  3. 任意节点的左、右子树也分别为二叉搜索树(或二叉查找树、二叉排序树)。

整体思路为:

对于给定的值p、q:

①如果节点的值大于p,q则公共祖先在左子树;

②如果节点的值小于p,q,则公共祖先在右子树;

③如果节点的值在p、q对应的区间内,则当前节点就是公共祖先。

采用递归的方式对查找公共祖先。递推公式如下:

有了递推公式,就可以很方便的写出对应方代码。

如果文字描述的不太清楚,你可以参考视频的详细讲解。

3. 编码实现

核心代码如下:

/**
 * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定,请勿修改,直接返回方法规定的值即可
 *
 *
 * @param root TreeNode类
 * @param p int整型
 * @param q int整型
 * @return int整型
 */
func lowestCommonAncestor(root *TreeNode, p int, q int) int {
	// write code here
	// 2. 递归终止条件:空树找不到公共祖先
	if root == nil {
		return -1
	}

	// 1. 问题分解(递推公式)
	if root.Val > q && root.Val > p {
		// 1.1  pq都在节点的左边,则:公共祖先在左子树中
		return lowestCommonAncestor(root.Left, p, q)
	} else if root.Val < q && root.Val < p {
		// 1.2  pq都在节点的右边,则:公共祖先在右子树中
		return lowestCommonAncestor(root.Right, p, q)
	} else {
		// 1.3 节点的值在给定的区间,则:找到了公共祖先
		return root.Val
	}
}

具体完整代码你可以参考下面视频的详细讲解。

4.小结

依据二叉搜索树的性质来求解公共祖先,对于给定的值p、q:①如果节点的值大于p,q则公共祖先在左子树;②如果节点的值小于p,q,则公共祖先在右子树;③如果节点的值在p、q对应的区间内,则当前节点就是公共祖先。

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