Nearest common ancestor of the deepest leaf node

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给你一个有根节点 root 的二叉树,返回它 最深的叶节点的最近公共祖先 。

回想一下:

  • 叶节点 是二叉树中没有子节点的节点
  • 树的根节点的 深度 为 0,如果某一节点的深度为 d,那它的子节点的深度就是 d+1
  • 如果我们假定 A 是一组节点 S 的 最近公共祖先S 中的每个节点都在以 A 为根节点的子树中,且 A 的深度达到此条件下可能的最大值。

示例 1:

sketch1.png

输入: root = [3,5,1,6,2,0,8,null,null,7,4]
输出: [2,7,4]
解释: 我们返回值为 2 的节点,在图中用黄色标记。
在图中用蓝色标记的是树的最深的节点。
注意,节点 6、0 和 8 也是叶节点,但是它们的深度是 2 ,而节点 7 和 4 的深度是 3 

示例 2:

输入: root = [1]
输出: [1]
解释: 根节点是树中最深的节点,它是它本身的最近公共祖先。

示例 3:

输入: root = [0,1,3,null,2]
输出: [2]
解释: 树中最深的叶节点是 2 ,最近公共祖先是它自己。

 

提示:

  • 树中的节点数将在 [1, 1000] 的范围内。
  • 0 <= Node.val <= 1000
  • 每个节点的值都是 独一无二 的。

方法一:递归

思路与算法:

题目给出一个二叉树,要求返回它最深的叶节点的最近公共祖先。其中树的根节点的深度为 0,我们注意到所有深度最大的节点,都是树的叶节点。为方便说明,我们把最深的叶节点的最近公共祖先,称之为 lca 节点。

我们用递归的方式,进行深度优先搜索,对树中的每个节点进行递归,返回当前子树的最大深度 d 和 lca 节点。如果当前节点为空,我们返回深度 0 和空节点。在每次搜索中,我们递归地搜索左子树和右子树,然后比较左右子树的深度:

如果左子树更深,最深叶节点在左子树中,我们返回 {左子树深度 + 1,左子树的 lca 节点} 如果右子树更深,最深叶节点在右子树中,我们返回 {右子树深度 + 1,右子树的 lca 节点} 如果左右子树一样深,左右子树都有最深叶节点,我们返回 {左子树深度 + 1,当前节点} 最后我们返回根节点的 lca 节点即可。

    public TreeNode lcaDeepestLeaves(TreeNode root) {
        return f(root).getKey();
    }

    private Pair<TreeNode, Integer> f(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return new Pair<>(root, 0);
        }

        Pair<TreeNode, Integer> left = f(root.left);
        Pair<TreeNode, Integer> right = f(root.right);

        if (left.getValue() > right.getValue()) {
            return new Pair<>(left.getKey(), left.getValue() + 1);
        }
        if (left.getValue() < right.getValue()) {
            return new Pair<>(right.getKey(), right.getValue() + 1);
        }
        return new Pair<>(root, left.getValue() + 1);
    }
}

复杂度分析:

时间复杂度:O(n),其中 n 是树的节点数量。

空间复杂度:O(d),其中 d 是树的深度。空间复杂度主要是递归的空间,最差情况为 O(n),其中 n 是树的节点数量。