算法面试复盘:二叉搜索树(BST)与其验证(字节)

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上一节中,我们分别学习了DFS与BFS。在本节中,我们将继续学习一种特殊的二叉树结构 —— 二叉搜索树(BST)

01、二叉搜索树

先看定义:二叉搜索树(Binary Search Tree),(又:二叉查找树,二叉排序树)它或者是一棵空树,或者是具有下列性质的二叉树:若它的左子树不空,则左子树上所有结点的值均小于它的根结点的值;若它的右子树不空,则右子树上所有结点的值均大于它的根结点的值;它的左、右子树也分别为二叉搜索树


这里强调一下子树的概念:设T是有根树,a是T中的一个顶点,由**a以及a的所有后裔(后代)**导出的子图称为有向树T的子树。具体来说,子树就是树的其中一个节点以及其下面的所有的节点所构成的树。


比如下面这就是一颗二叉搜索树:

1.jpg

下面这两个都不是:

2.jpg

<1>图中4节点位置的数值应该大于根节点

<2>图中3节点位置的数值应该大于根节点


那我们如何来验证一颗二叉搜索树?我们看题。

02、题目分析

第98题:验证二叉搜索树
给定一个二叉树,判断其是否是一个有效的二叉搜索树。

示例 1:

输入:
   5
  / \
 1   4
    / \
   3   6
输出: false
解释: 输入为: [5,1,4,null,null,3,6]。
     根节点的值为 5 ,但是其右子节点值为 4 。

示例 2:

输入:
    5
   / \
  1   4
     / \
    3   6
输出: false
解释: 输入为: [5,1,4,null,null,3,6]。
     根节点的值为 5 ,但是其右子节点值为 4 。

首先看完题目,我们很容易想到 遍历整棵树,比较所有节点,通过 左节点值<节点值,右节点值>节点值 的方式来进行求解。但是这种解法是错误的,因为对于任意一个节点,我们不光需要左节点值小于该节点,并且左子树上的所有节点值都需要小于该节点。(右节点一致)所以我们在此引入上界与下界,用以保存之前的节点中出现的最大值与最小值

03、递归求解

明确了题目,我们直接使用递归进行求解。这里需要强调的是,在每次递归中,我们除了进行左右节点的校验,还需要与上下界进行判断。由于该递归分析有一定难度,所以我们先展示代码:

func isValidBST(root *TreeNode) bool {
    if root == nil{
        return true
    }
    return isBST(root,math.MinInt64,math.MaxInt64)
}

func isBST(root *TreeNode,min, max int) bool{
    if root == nil{
        return true
    }
    if min >= root.Val || max <= root.Val{
        return false
    }
    return isBST(root.Left,min,root.Val) && isBST(root.Right,root.Val,max)
}

运行结果:

3.png

如果觉得上文中的递归不太容易理解,可以通过下图理解:

4.jpg


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