LeetCode 96不同的二叉搜索树&95不同的二叉搜索树Ⅱ

简介: 给定一个整数 n,求以 1 … n 为节点组成的二叉搜索树有多少种?

96 不同的二叉搜索树Ⅱ



给定一个整数 n,求以 1 … n 为节点组成的二叉搜索树有多少种?


示例:


输入: 3
输出: 5
解释:
给定 n = 3, 一共有 5 种不同结构的二叉搜索树:
   1         3     3      2      1
    \       /     /      / \      \
     3     2     1      1   3      2
    /     /       \                 \
   2     1         2                 3


分析

首先弄清这棵树是一颗二叉搜索树。大的节点只能在右侧,小的在左侧。所以n个节点如果以第i为节点,那么[1-i-1]的都在左侧,[i+1,n]都在右侧。


20210102195559465.png


如果单单从结构上考虑那么就是:


左侧0个数量 x 右侧n-1个数量

左侧1个数量 x 右侧n-2个数量

左侧2个数量 x 右侧n-3个数量

……

左侧n-1个数量 x 右侧0个数量


所以这个题父子关系很大,从上就能得到这样的递推,当然这题我们使用动态规划来解决,dp[i]表示i个节点所有可以排列的数量。就得到状态转移方程:


dp[i]=sum(dp[j]*dp[i-j-1]) j∈[0,i) (左右子节点之和为i-1)


实现代码为:


class Solution {
    public int numTrees(int n) {
        if(n<2)return n;
        int dp[]=new int [n+1];
     dp[0]=1;
     dp[1]=1;
     for(int i=2;i<n+1;i++)
     {
       for(int j=0;j<i;j++)
       {
         dp[i]+=dp[j]*dp[i-j-1];
       }
     }
     return dp[n];
    }
}


95不同的二叉搜索树Ⅱ



给定一个整数 n,生成所有由 1 … n 为节点所组成的 二叉搜索树 。


示例:


输入:3
输出:
[
  [1,null,3,2],
  [3,2,null,1],
  [3,1,null,null,2],
  [2,1,3],
  [1,null,2,null,3]
]
解释:
以上的输出对应以下 5 种不同结构的二叉搜索树:
   1         3     3      2      1
    \       /     /      / \      \
     3     2     1      1   3      2
    /     /       \                 \
   2     1         2                 3
提示:
0 <= n <= 8


分析


这题和上一题不一样,要求我们返回所有可能的这么一个树,这题的话我还是使用递归的方式,当然不可以无脑递归然后去构造这棵树因为可能会有重复比如 2 3 1 和 2 1 3这个序列构成树的结果是一致的。


2021010219565028.png


所以要考虑一个没有重复但能全部覆盖的策略。这题和上一题有一些不一样的地方就是上一题通过dp可能很多连续数不同但是结构相同我们可以不计算,但这里面每一种情况都需要构建。


所以这题怎么考虑呢?和上题一样,对于n个节点,我们需要考虑的其实就是n个节点每个为根节点的构造可能性。单独考虑第i个节点,第i个节点的left和right分别对应一个节点。所以要找到这种节点组合的排列可能。


在具体实现上我们借助一个递归函数generateTrees(int start, int end)表示从start到end的所有满足条件的节点。而在这个递归调用的过程中,我们循环递归分别获取根为第1,2,3……n个节点的组成情况(递归调用获取左右部分节点然后新建节点左右部分)。


具体代码为:


public List<TreeNode> generateTrees(int n) {
     if(n==0)
       return new ArrayList<TreeNode>();
     return generateTrees(1,n); 
   }
private List<TreeNode> generateTrees(int start, int end) {
  // TODO Auto-generated method stub
  List<TreeNode> allList=new ArrayList<TreeNode>();//返回start-end的所有可能的节点
  if(start>end)//要有null
  {
    allList.add(null);
    return allList;
  }
  for(int i=start;i<=end;i++)
  {
    List<TreeNode>leftNodes=generateTrees(start,i-1);//左侧
    List<TreeNode>rightNodes=generateTrees(i+1,end);//右侧
    for(TreeNode lnode:leftNodes)
    {
      for(TreeNode rNode:rightNodes)//进行组合
      {
        TreeNode node=new TreeNode(i);
        node.left=lnode;
        node.right=rNode;
        allList.add(node);//创建新节点添加到集合中
      }
    }
  }
  return allList;
}


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