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二叉树的最近公共祖先

2025/1/15 12:31:49 来源:https://blog.csdn.net/2302_80190394/article/details/142305095  浏览:    关键词:二叉树的最近公共祖先

问题

给定一个二叉树, 找到该树中两个指定节点的最近公共祖先。

百度百科中最近公共祖先的定义为:“对于有根树 T 的两个节点 p、q,最近公共祖先表示为一个节点 x,满足 x 是 p、q 的祖先且 x 的深度尽可能大(一个节点也可以是它自己的祖先)。”

示例 1:

输入:root = [3,5,1,6,2,0,8,null,null,7,4], p = 5, q = 1
输出:3
解释:节点 5 和节点 1 的最近公共祖先是节点 3 。

示例 2:

输入:root = [3,5,1,6,2,0,8,null,null,7,4], p = 5, q = 4
输出:5
解释:节点 5 和节点 4 的最近公共祖先是节点 5 。因为根据定义最近公共祖先节点可以为节点本身。

示例 3:

输入:root = [1,2], p = 1, q = 2
输出:1

提示:

  • 树中节点数目在范围 [2, 105] 内。
  • -109 <= Node.val <= 109
  • 所有 Node.val 互不相同 。
  • p != q
  • p 和 q 均存在于给定的二叉树中。

思路

找到节点所在的路径,形成一个链表,转换成链表的共同节点问题。

代码

class Solution {
public://最好把解决方案放到一个作用域中bool FindPath(stack<TreeNode*>& path, TreeNode* root, TreeNode* Xnode){if (root == nullptr)return false;path.push(root);if (root == Xnode)return true;if (FindPath(path, root->left, Xnode))      //最终要么找到(true),要么走到空(false)return true;if (FindPath(path, root->right, Xnode))return true;//找不到该节点就不是路径之一,pop掉path.pop();return false;}TreeNode* lowestCommonAncestor(TreeNode* root, TreeNode* p, TreeNode* q) {stack<TreeNode*> ppath;stack<TreeNode*> qpath;//找路径FindPath(ppath, root, p);FindPath(qpath, root, q);//跟普通链表思路一致//倒着删除使路径长度一致(对于栈而言,删除是倒着进行的)while (ppath.size() != qpath.size()){if (qpath.size() > ppath.size())qpath.pop();elseppath.pop();}//倒着删除路径,节点一致之后就是祖先while (ppath.top() != qpath.top()){qpath.pop();ppath.pop();}return qpath.top();}
};

FindPath函数的理解

我们借助一个容器,来存放节点的指针。二叉树需要遍历时,核心就是对先序、中序、后序的变形应用!!!

这段代码是用来在二叉树中查找一个特定节点x的路径,并把这个路径存储在一个栈path中。下面是对代码逻辑的解释:

如果当前节点root是空的(即nullptr),那么意味着我们已经到达了树的末端还没有找到节点x,所以返回false。

将当前节点root压入栈path中。这是因为在递归的过程中,我们需要记录经过的路径。

检查当前节点root是否就是我们要找的节点x。如果是,那么我们已经找到了节点,此时路径栈path中存储的就是从根节点到节点x的路径,因此返回true。

如果当前节点不是节点x,那么递归地在左子树中查找节点x。如果在左子树中找到了节点x,那么函数会直接返回true,不需要执行后续的操作。

如果在左子树中没有找到节点x,那么递归地在右子树中查找节点x。如果在右子树中找到了节点x,同样函数会直接返回true。

如果左右子树中都没有找到节点x,那么说明当前节点root不在从根节点到节点x的路径上。因此,我们需要将root从栈path中弹出(path.pop()),因为这表示回溯到上一个节点,尝试其他的路径。

最后,返回false,表示在以root为根的子树中没有找到节点x。

为什么我们需要在返回false之前执行path.pop()?

这是因为栈path用于记录从根节点到当前节点root的路径。如果在当前节点的左右子树中都没有找到节点x,那么当前节点root不应该在从根节点到节点x的路径上,因此我们需要将它从栈中移除。

回溯是递归算法中的一个重要概念。在递归探索一个分支之后,如果该分支不满足条件(在这里是找不到节点x),我们需要撤销之前所做的操作(在这里是将节点加入路径栈),以便回到之前的状态,然后尝试其他的分支。

如果不执行path.pop(),那么栈path将包含不属于从根节点到节点x路径的节点,这将导致最终得到的路径是错误的

主体部分

 //倒着删除使路径长度一致(对于栈而言,删除是倒着进行的)while (ppath.size() != qpath.size()){if (qpath.size() > ppath.size())qpath.pop();elseppath.pop();}//倒着删除路径,节点一致之后就是祖先while (ppath.top() != qpath.top()){qpath.pop();ppath.pop();}

跟链表找公共祖先一样先删除的节点数目一致,然后再一起pop,知道出现节点相同。

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