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算法大全-面试题-数据结构

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}

上述程序的逻辑是,只要当前节点root的Left和Right深度差不超过1,就递归判断Left和Right是否也符合条件,直到为Left或Right为null,这意味着它们的深度为0,能走到这一步,前面必然都符合条件,所以整个二叉树都符合条件。

4.设计一个算法,找出二叉树上任意两个节点的最近共同父结点,复杂度如果是O(n2)则不得分。

本题网上有很多算法,都不怎么样。这里提出包氏的两个算法:

算法1:做一个容器,我们在遍历二叉树寻找节点的同时,把从根到节点的路径扔进去(两个节点就是两个容器)。由于根节点最后一个被扔进去,但我们接下来又需要第一个就能访问到它——后进先出,所以这个容器是一个栈。时间复杂度O(N),空间复杂度O(N)。

static bool GetPositionByNode(BinNode root, BinNode node, ref Stack stack) {

if (root == null) return false; if (root == node) {

stack.Push(root); return true; } if (GetPositionByNode(root.Left, node, ref stack) || GetPositionByNode(root.Right, node, ref stack)) {

stack.Push(root); return true; }

return false; }

然后我们要同时弹出这两个容器的元素,直到它们不相等,那么之前那个相等的元素就是我们要求的父亲节点。

static BinNode FindParentNode(BinNode root, BinNode node1, BinNode node2) {

Stack stack1 = new Stack();

GetPositionByNode(root, node1, ref stack1); Stack stack2 = new Stack();

GetPositionByNode(root, node2, ref stack2); BinNode tempNode = null;

while (stack1.Peek() == stack2.Peek()) {

tempNode = (BinNode)stack1.Pop(); stack2.Pop(); }

return tempNode; }

算法2:如果要求o(1)的空间复杂度,就是说,只能用一个变量来辅助我们。 我们选择一个64位的整数,然后从1开始,从左到右逐层为二叉树的每个元素赋值,root对应1,root.Left对应2,root.Right对应3,依次类推,而不管实际这个位置上是否有节点,我们发现两个规律: //// 1 //// 2 3 //// 4 5 6 7 //// 8 9 10

如果要找的是5和9位置上的节点。

我们发现,它们的二进制分别是101和1001,右移1001使之与101位数相同,于是1001变成了100(也就是9的父亲4)。 这时101和100(也就是4和5位于同样的深度),我们从左往右找,101和100具有2位相同,即10,这就是我们要找的4和5的父亲,也就是9和5的最近父亲。

由上面观察,得到算法:

1)将找到的两个节点对应的数字

static bool GetPositionByNode(BinNode root, BinNode node, ref int pos) {

if (root == null) return false; if (root == node) return true; int temp = pos;

//这么写很别扭,但是能保证只要找到就不再进行下去 pos = temp * 2;

if (GetPositionByNode(root.Left, node, ref pos)) {

return true; } else {

//找不到左边找右边 pos = temp * 2 + 1;

return GetPositionByNode(root.Right, node, ref pos); } }

2)它们的二进制表示,从左向右逐一比较,直到一个结束或不再相同,则最大的相同子串,就是我们需要得到的最近父亲所对应的位置K。 static int FindParentPosition(int larger, int smaller) {

if (larger == smaller) return larger;

int left = GetLen(larger) - GetLen(smaller); while (left > 0) {

larger = larger >> 1; left--; }

while (larger != smaller) {

larger = larger >> 1; smaller = smaller >> 1; }

return smaller; }

static int GetLen(int num) {

int length = 0; while (num != 0) {

num = num >> 1; length++; }

return length; }

3)第3次递归遍历,寻找K所对应的节点。

函数GetNodeByPosition的思想是,先算出k在第几层power,观察k的二进制表示,比如说12,即1100,从左向右数第一个位1不算,还剩下100,1表示向右走,0表示向左走,于是从root出发,1->3->6->12。 static BinNode GetNodeByPosition(BinNode root, int num) {

if (num == 1) return root;

int pow = (int)Math.Floor(Math.Log(num, 2)); //1 return 0, 2-3 return 1, 4-7 return 2

//第一个位不算 num -= 1 << pow; while (pow > 0) {

if ((num & 1 << (pow - 1)) == 0) root = root.Left; else

root = root.Right; pow--; }

return root; }

总结上面的3个步骤:

static BinNode FindParentNode(BinNode root, BinNode node1, BinNode node2) {

int pos1 = 1;

GetPositionByNode(root, node1, ref pos1); int pos2 = 1;

GetPositionByNode(root, node2, ref pos2); int parentposition = 0; if (pos1 >= pos2) {

parentposition = FindParentPosition(pos1, pos2); }

else //pos1

parentposition = FindParentPosition(pos2, pos1); }

return GetNodeByPosition(root, parentposition); }

5.如何不用递归实现二叉树的前序/后序/中序遍历?

算法思想:三种算法的思想都是让root的Left的Left的Left全都入栈。所以第一个while循环的逻辑,都是相同的。

下面详细分析第2个while循环,这是一个出栈动作,只要栈不为空,就始终要弹出栈顶元素,由于我们之前入栈的都是Left节点,所以每次在出栈的时候,我们都要考虑Right节点是否存在。因为前序/后序/中序遍历顺序的不同,所以在具体的实现上有略为区别。 1)前序遍历

这个是最简单的。

前序遍历是root->root.Left->root.Right的顺序。

因为在第一个while循环中,每次进栈的都可以认为是一个root,所以我们直接打印,然后root.Right和root.Left先后进栈,那么出栈的时候,就能确保先左后

右的顺序。

static void PreOrder(BinNode root) {

Stack stack = new Stack(); BinNode temp = root; //入栈

while (temp != null) {

Console.WriteLine(temp.Element); if (temp.Right != null)

stack.Push(temp.Right); temp = temp.Left; }

//出栈,当然也有入栈 while (stack.Count > 0) {

temp = (BinNode)stack.Pop(); Console.WriteLine(temp.Element); while (temp != null) {

if (temp.Right != null)

stack.Push(temp.Right); temp = temp.Left; } } }

//后序遍历比较麻烦,需要记录上一个访问的节点,然后在本次循环中判断当前节点的Right或Left是否为上个节点,当前节点的Right为null表示没有右节点。 static void PostOrder(BinNode root) {

Stack stack = new Stack(); BinNode temp = root; //入栈

while (temp != null) {

if (temp != null)

stack.Push(temp); temp = temp.Left; }

//出栈,当然也有入栈 while (stack.Count > 0) {

BinNode lastvisit = temp; temp = (BinNode)stack.Pop();

算法大全-面试题-数据结构

}上述程序的逻辑是,只要当前节点root的Left和Right深度差不超过1,就递归判断Left和Right是否也符合条件,直到为Left或Right为null,这意味着它们的深度为0,能走到这一步,前面必然都符合条件,所以整个二叉树都符合条件。4.设计一个算法,找出二叉树上任意两个节点的最近共同父结点,复杂度如果是O(n2)则不得分。
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