剑指 Offer 33. 二叉搜索树的后序遍历序列 | 算法

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这是我参与「第四届青训营 」笔记创作活动的的第16天

剑指 Offer 33. 二叉搜索树的后序遍历序列

输入一个整数数组,判断该数组是不是某二叉搜索树的后序遍历结果。如果是则返回 true,否则返回 false。假设输入的数组的任意两个数字都互不相同。

参考以下这颗二叉搜索树:

     5
    / \
   2   6
  / \
 1   3

示例 1:

输入: [1,6,3,2,5]
输出: false

示例 2:

输入: [1,3,2,6,5]
输出: true

 

提示:

  1. 数组长度 <= 1000

解题思路:

  • 后序遍历定义: [ 左子树 | 右子树 | 根节点 ] ,即遍历顺序为 “左、右、根” 。
  • 二叉搜索树定义: 左子树中所有节点的值 << 根节点的值;右子树中所有节点的值 >> 根节点的值;其左、右子树也分别为二叉搜索树。

image.png

递归分治

根据二叉搜索树的定义,可以通过递归,判断所有子树的 正确性 (即其后序遍历是否满足二叉搜索树的定义) ,若所有子树都正确,则此序列为二叉搜索树的后序遍历。

递归解析:

  • 终止条件: 当 i≥j ,说明此子树节点数量 ≤1 ,无需判别正确性,因此直接返回 true;

  • 递推工作:

  1. 划分左右子树: 遍历后序遍历的 [i, j]区间元素,寻找 第一个大于根节点 的节点,索引记为 m 。此时,可划分出左子树区间 [i,m-1] 、右子树区间 [m, j - 1] 、根节点索引 j 。
  2. 判断是否为二叉搜索树:
    • 左子树区间 [i, m - 1] 内的所有节点都应 <postorder[j]。而第 1.划分左右子树 步骤已经保证左子树区间的正确性,因此只需要判断右子树区间即可。
    • 右子树区间 [m, j-1] 内的所有节点都应 > postorder[j] 。实现方式为遍历,当遇到≤postorder[j] 的节点则跳出;则可通过 p = j判断是否为二叉搜索树。
  • 返回值: 所有子树都需正确才可判定正确,因此使用 与逻辑符 &&&& 连接。

    1. p = j: 判断 此树 是否正确。
    2. recur(i, m - 1): 判断 此树的左子树 是否正确。
    3. recur(m, j - 1): 判断 此树的右子树 是否正确。
var verifyPostorder = function(postorder) {
    return recur(postorder, 0, postorder.length - 1);
};

var recur = function(postorder, i, j) {
    //如果i==j,说明只有一个节点;如果i>j,说明没有节点
    if (i >= j) return true;
    //因为数组中最后一个值postorder[j]是根节点,这里从左往右找出第一个比
    //根节点大的值,他后面的都是根节点的右子节点(包含当前值,不包含最后一个值,
    //因为最后一个是根节点),他前面的都是根节点的左子节点
    let p = i;
    while (postorder[p] < postorder[j]) p++;
    let m = p;
    //因为postorder[p]前面的值都是比根节点postorder[j]小的,
    //我们还需要确定postorder[p]后面的值都要比根节点postorder[j]大,
    //如果后面有比根节点小的直接返回false
    while (postorder[p] > postorder[j]) p++;
    //然后对左右子节点进行递归调用
    return p === j && recur(postorder, i, m - 1) && recur(postorder, m, j - 1);
}