对称二叉树_对称二叉树的时间复杂度

题目

给定一个二叉树，检查它是否是镜像对称的。

例如，二叉树 [1,2,2,3,4,4,3] 是对称的。

但是下面这个 [1,2,2,null,3,null,3] 则不是镜像对称的:

递归

如果一个树的左子树与右子树镜像对称，那么这个树是对称的。

因此，该问题可以转化为：两个树在什么情况下互为镜像？

如果同时满足下面的条件，两个树互为镜像：

1. 它们的两个根结点具有相同的值
2. 每个树的右子树都与另一个树的左子树镜像对称
   
   我们可以实现这样一个递归函数，通过「同步移动」两个指针的方法来遍历这棵树，pp 指针和 qq 指针一开始都指向这棵树的根，随后 pp 右移时，qq 左移，pp 左移时，qq 右移。每次检查当前 pp 和 qq 节点的值是否相等，如果相等再判断左右子树是否对称。

class Solution 
{
public:
    bool check(TreeNode *p, TreeNode *q) 
    {
        if (!p && !q) return true;
        if (!p || !q) return false;
        return p->val == q->val && check(p->left, q->right) && check(p->right, q->left);
    }

    bool isSymmetric(TreeNode* root) 
    {
        return check(root, root);
    }
};
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复杂度分析

假设树上一共 nn 个节点。

时间复杂度：这里遍历了这棵树，渐进时间复杂度为 O(n)。

空间复杂度：这里的空间复杂度和递归使用的栈空间有关，这里递归层数不超过 n，故渐进空间复杂度为 O(n)。

迭代

首先我们引入一个队列，这是把递归程序改写成迭代程序的常用方法。初始化时我们把根节点入队两次。每次提取两个结点并比较它们的值（队列中每两个连续的结点应该是相等的，而且它们的子树互为镜像），然后将两个结点的左右子结点按相反的顺序插入队列中。当队列为空时，或者我们检测到树不对称（即从队列中取出两个不相等的连续结点）时，该算法结束。

class Solution 
{
public:
    bool check(TreeNode *u, TreeNode *v) 
    {
        queue <TreeNode*> q;
        q.push(u); q.push(v);
        while (!q.empty()) {
            u = q.front(); q.pop();
            v = q.front(); q.pop();
            if (!u && !v) continue;
            if ((!u || !v) || (u->val != v->val)) return false;

            q.push(u->left); 
            q.push(v->right);

            q.push(u->right); 
            q.push(v->left);
        }
        return true;
    }

    bool isSymmetric(TreeNode* root) 
    {
        return check(root, root);
    }
};
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复杂度分析

时间复杂度：O(n)，同「方法一」。

空间复杂度：这里需要用一个队列来维护节点，每个节点最多进队一次，出队一次，队列中最多不会超过 n 个点，故渐进空间复杂度为 O(n)。