题解 | #二叉树的下一个结点#
二叉树的下一个结点
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解法一:暴力解法
据题意,「某结点的下一个结点」定义为「中序遍历」后的下一个结点。因此暴力解法的步骤为:
- 根据输入的结点以及next指针,先求得二叉树的根结点root;
- 利用root进行二叉树的中序遍历,并定义数组储存中序遍历的结果;
- 遍历该数组,得到「下一个结点」。
注意:二叉树的中序遍历步骤为:先遍历左子树,再访问根结点,再遍历右子树。因此可通过递归较为方便地实现二叉树的中序遍历。
代码如下:
/* struct TreeLinkNode { int val; struct TreeLinkNode *left; struct TreeLinkNode *right; struct TreeLinkNode *next; TreeLinkNode(int x) :val(x), left(NULL), right(NULL), next(NULL) { } }; */ class Solution { public: TreeLinkNode* GetNext(TreeLinkNode* pNode) { if (!pNode) return NULL; // 寻找根结点 TreeLinkNode* root = pNode; while (root->next) { root = root->next; } // 完成while循环后,root即指向根结点 vector<TreeLinkNode*> nodeVec; inorder(root, nodeVec); // 中序遍历 for (int i = 0; i < nodeVec.size(); i ++) { if (nodeVec[i] == pNode && i + 1 < nodeVec.size()) return nodeVec[i + 1]; // 下一个结点为所求结点 } return NULL; // 若该结点无下一结点,返回NULL } void inorder(TreeLinkNode* root, vector<TreeLinkNode*> &nodeVec) { if (!root) return; inorder(root->left, nodeVec); // 访问左子树 nodeVec.push_back(root); // 访问根结点 inorder(root->right, nodeVec); // 访问右子树 } };
在进行中序遍历时,遍历到树的所有结点,因此复杂度为O(N);在进行数组遍历时,复杂度为O(N),故总时间复杂度为O(N)。
此解法定义数组存储中序遍历结果,故空间复杂度为O(N)。
解法二:利用中序遍历性质
解法一进行了一整个中序遍历,然而题目仅要求「下一个结点」,因此进行「整个」中序遍历是不必要的。
解法二的思路利用了中序遍历的性质。中序遍历的步骤可表示为LTR,其中L代表左子树,T代表根结点,R代表右子树,即:先访问某结点的左子树,再访问该结点,再访问该结点的右子树。
「某结点的下一个结点」仅有二种情况:
- 若该结点存在右子树,则「下一个结点」为「该结点右子树的最左孩子」;
- 若该结点不存在右子树,则「下一个结点」为「该结点的第一个右父结点」。
下面结合图例分别对上述二种情况进行阐述。
对于情况一,步骤如下:
- 结点1存在右子树,则在进行中序遍历时,在访问结点1后,必将访问「该结点的右子树」,即以2为根结点的子树。
- 在访问该子树时,会先访问结点2的左子树,即以3为根结点的子树。
- 在访问该子树时,会先访问结点3的左子树,即结点4。
以此类推,在通过中序遍历访问某结点的右子树时,会从其「右子树的最左孩子开始」。
对于情况二,步骤如下:
- 结点1不存在右子树,则其『下一个结点』,设为p,一定满足条件:结点1位于p结点的左子树上。因此,需要寻找其第一个「右父亲」;
- 结点1不存在右父亲,故向上寻找,即寻到结点2;
- 结点2不存在右父亲,故向上寻找,即寻到结点3;
- 结点3的右父亲为结点4。结点4即为所求。可见,待求结点(结点1)位于结点4的左子树上。
故得出结论:若该结点不存在右子树,则「下一个结点」为「该结点的第一个右父结点」。
代码如下:
/* struct TreeLinkNode { int val; struct TreeLinkNode *left; struct TreeLinkNode *right; struct TreeLinkNode *next; TreeLinkNode(int x) :val(x), left(NULL), right(NULL), next(NULL) { } }; */ class Solution { public: TreeLinkNode* GetNext(TreeLinkNode* pNode) { if (!pNode) return NULL; // 若该结点存在右子树 if (pNode->right) { TreeLinkNode* rightChild = pNode->right; // 寻找右子树上的最左孩子 while (rightChild->left) rightChild = rightChild->left; return rightChild; } // 若不存在右子树,寻找第一个右父亲 while (pNode->next) { if (pNode->next->left == pNode) return pNode->next; pNode = pNode->next; } return NULL; } };
该方法最坏情况如图所示,对于1号结点,需要不断向上寻找其第一个右父亲,故需要遍历整棵树,时间复杂度为O(N);该方法不需要引入额外空间,空间复杂度为O(1)。