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题意理解:
首先明确二叉树的定义,对于所有节点,根节点的值大于左子树所有节点的值,小于右子树所有节点的值。
注意一个误区:
根节点简单和左孩子,右孩子比大小是不够的,要和子树比,如下图:
他每个节点根节点大于左孩子,小于右孩子。
但是他的每个根节点不大于左子树的所有节点的值,小于右子树所有节点的值,它是无序的,不是一颗二叉搜索树.
二叉搜索树的特点:
二叉搜索树的中序遍历是单调递增的数列。
已知二叉搜索树的中序遍历的单调递增的,所以只要判断二叉树中序遍历数列是否单调递增即可。
- //一个合法的搜索二叉树的中序遍历应该是严格的递增数列
- List<Integer> reuslt=new ArrayList<>();
- public boolean isValidBST(TreeNode root) {
- if(root==null) return true;
- //中序遍历是递增序列
- //左节点处理
- boolean left=isValidBST(root.left);
- //根节点处理
- //数列为空的时候,直接往进加
- //数列不为空的时候与数列最后一位的值比大小,
- // 比它大则说明单调递增
- // 比它小则说明不符合单调递增,返回false
- if(reuslt.size()==0||reuslt.get(reuslt.size()-1)< root.val){
- reuslt.add(root.val);
- }else{
- return false;
- }
- //右节点处理
- boolean right=isValidBST(root.right);
- return left&right;
- }
- //递归
- //为什么用long?
- //因为节点值-2^31 <= Node.val <= 2^31 - 1,囊括了int范围所有值
- //maxValue初始为比int最小值还小的值
- //故取long的最小值,long的取值范围比int更广
- Long maxValue=Long.MIN_VALUE;
- public boolean isValidBST2(TreeNode root) {
- if(root==null) return true;
- //中序遍历
- //左子树验证
- boolean left=isValidBST2(root.left);
- //中节点处理
- // maxValue总是保存当前递增的最大值
- // 当前值比maxValue大,则说明符合单调递增,将当前值给maxValue
- // 当前值比maxValue小,则说明不符合单调递增,返回false
- if(maxValue<root.val) maxValue=(long)root.val;
- else return false;
- //右子树验证
- boolean right=isValidBST2(root.right);
- return left&right;
- }
把maxValue改为使用 TreeNode pre,来指向遍历的前一个节点,root总是指向当前节点,不需要复杂的考虑long还是int的问题,其余地方其实是一样的。
- //递归+双指针
- TreeNode pre=null;
- public boolean isValidBST3(TreeNode root) {
- if(root==null) return true;
- boolean left=isValidBST3(root.left);
- if(pre==null||pre.val< root.val) pre=root;
- else return false;
- boolean right=isValidBST3(root.right);
- return left&right;
- }
迭代还是之前遍历的套路,需要使用栈保存节点,模拟递归,会有一点麻烦。
- public boolean isValidBST4(TreeNode root) {
- if(root==null) return true;
- //模拟递归的栈
- Stack<TreeNode> stack=new Stack<>();
- stack.push(root);
- TreeNode pre=null;
- while(!stack.isEmpty()){
- TreeNode tmpRoot=stack.peek();
- //当前节点是否为空?
- if(tmpRoot!=null){
- //若节点不为空,则弹出当前节点
- //由于栈总是先进后出,故左中右节点的入栈顺序应为:右中左
- //为了识别中节点,在中间节点入栈后,加入一个null值,所有null值后总是中间节点,用于判断。
- //左右节点不为空时,入栈,所以左右节点不会引入null值
- stack.pop();
- if(tmpRoot.right!=null)stack.push(tmpRoot.right);
- stack.push(tmpRoot);
- stack.push(null);
- if(tmpRoot.left!=null)stack.push(tmpRoot.left);
- }else{
- //若当前节点为空,则只有可能我们是在之前的操作中引入的null值
- //将当前null值弹出后,取下一位进行比较
- //若遍历前一位节点为空或当前节点大于pre节点值,则将当前节点给pre
- //否则:当前节点小于pre的值,不符合单调增,返回false
- stack.pop();
- TreeNode tmp=stack.pop();
- if(pre==null||tmp.val>pre.val) pre=tmp;
- else return false;
- }
- }
- return true;
- }
时间复杂度:
数列递增:O(n)
递归:O(n)
递归+双指针:O(n)
迭代: O(n)
空间复杂度:
数列递增:O(n)
递归:O(1)
递归+双指针:O(1)
迭代:O(n)
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