JAVA数据结构刷题 -- 力扣二叉树

简介: JAVA数据结构刷题 -- 力扣二叉树

🍎🍎一、实现二叉树的基本操作

创建一个二叉树,实现二叉树的基本功能。

package com.practice;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
public class BinaryTree {
    static class TreeNode {
        public char val;
        public TreeNode left;//左孩子的引用
        public TreeNode right;//右孩子的引用
        public TreeNode(char val) {
            this.val = val;
        }
    }
    /**
     * 创建一棵二叉树 返回这棵树的根节点
     *
     * @return
     */
    public TreeNode createTree() {
        TreeNode node1 = new TreeNode('A');
        TreeNode node2 = new TreeNode('B');
        TreeNode node3 = new TreeNode('C');
        TreeNode node4 = new TreeNode('D');
        TreeNode node5 = new TreeNode('E');
        TreeNode node6 = new TreeNode('F');
        TreeNode node7 = new TreeNode('G');
        node1.left = node2;
        node1.right = node3;
        node2.left = node4;
        node3.left = node5;
        node3.right = node6;
        node4.right = node7;
        return node1;
    }
    // 前序遍历
    public void preOrder(TreeNode root) {
        if (root == null) return;
        System.out.println(root.val + " ");
        preOrder(root.left);
        preOrder(root.right);
    }
    // 中序遍历
    void inOrder(TreeNode root) {
        if (root == null) return;
        inOrder(root.left);
        System.out.println(root.val + " ");
        inOrder(root.right);
    }
    // 后序遍历
    void postOrder(TreeNode root) {
        if (root == null) return;
        postOrder(root.left);
        postOrder(root.right);
        System.out.println(root.val + " ");
    }
    public int nodeSize = 0;
    /**
     * 获取树中节点的个数:遍历思路
     */
    public int size(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        nodeSize++;
        size(root.left);
        size(root.right);
        return nodeSize;
    }
    /**
     * 获取节点的个数:子问题的思路
     *
     * @param root
     * @return
     */
    int size2(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        return size2(root.left) + size2(root.right) + 1;
    }
    /*
     获取叶子节点的个数:遍历思路
     */
    public static int leafSize = 0;
    int getLeafNodeCount1(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        if (root.left == null && root.right == null) {
            leafSize++;
        }
        getLeafNodeCount1(root.left);
        getLeafNodeCount1(root.right);
        return leafSize;
    }
    /*
     获取叶子节点的个数:子问题
     */
    int getLeafNodeCount2(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        if (root.left == null && root.right == null) {
            return 1;
        }
        return getLeafNodeCount2(root.left) + getLeafNodeCount2(root.right);
    }
    /*
    获取第K层节点的个数
     */
    int getKLevelNodeCount(TreeNode root, int k) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        if (k == 1) {
            return 1;
        }
        return getKLevelNodeCount(root.left, k - 1) + getKLevelNodeCount(root.right, k - 1);
    }
    /*
     获取二叉树的高度
     时间复杂度:O(N)
     */
    int getHeight(TreeNode root) {
        if(root == null) {
            return 0;
        }
        int leftH = getHeight(root.left);
        int rightH = getHeight(root.right);
        return ((leftH>rightH)?leftH:rightH) + 1;
    }
    // 检测值为value的元素是否存在
    TreeNode find(TreeNode root, char val) {
        if(root == null) {
            return null;
        }
        if(val == root.val){
            return root;
        }
        TreeNode leftR = find(root.left,val);
        if(leftR != null) {
            return leftR;
        }
        TreeNode rightR = find(root.right,val);
        if(rightR != null) {
            return rightR;
        }
        return null;
    }
    //层序遍历
    void levelOrder(TreeNode root) {
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        if(root != null) {
            queue.offer(root);
        }
        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode top = queue.poll();
            System.out.print(top.val + " ");
            if(top.left != null) {
                queue.offer(top.left);
            }
            if(top.right != null) {
                queue.offer(top.right);
            }
        }
    }
    // 判断一棵树是不是完全二叉树
    boolean isCompleteTree(TreeNode root) {
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        if(root != null) {
            queue.offer(root);
        }
        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode cur = queue.poll();
            if(cur != null) {
                queue.offer(cur.left);
                queue.offer(cur.right);
            }else {
                break;
            }
        }
        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode cur = queue.poll();
            if(cur != null){
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
}

✨✨二、平衡二叉树的判断

给定一个二叉树,判断它是否是高度平衡的二叉树。

本题中,一棵高度平衡二叉树定义为:

一个二叉树每个节点 的左右两个子树的高度差的绝对值不超过 1 。

class Solution {
    public boolean isBalanced(TreeNode root) {
        if(root == null) {
            return true;
        }
        return getHeight2(root) >= 0;
    }
     int getHeight2(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        int leftH = getHeight2(root.left);
        int rightH = getHeight2(root.right);
        if(leftH >= 0 && rightH >= 0 && Math.abs(leftH - rightH) <= 1) {
            return Math.max(leftH,rightH) + 1;
        } else {
            return -1;
        }
    }
}

🍎🍎三、二叉树的构建及遍历

编一个程序,读入用户输入的一串先序遍历字符串,根据此字符串建立一个二叉树(以指针方式存储)。 例如如下的先序遍历字符串: ABC##DE#G##F### 其中“#”表示的是空格,空格字符代表空树。建立起此二叉树以后,再对二叉树进行中序遍历,输出遍历结果。

import java.util.Scanner;
class TreeNode {
    public char value;
    public TreeNode left;
    public TreeNode right;
    public TreeNode(char value) {
        this.value = value;
    }
}
// 注意类名必须为 Main, 不要有任何 package xxx 信息
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        // 注意 hasNext 和 hasNextLine 的区别
        while (in.hasNextInt()) { // 注意 while 处理多个 case
            String str = in.nextLine();
            TreeNode root = createTree(str);
            inOrder(root);
        }
    }
    public static int i = 0;
    public static TreeNode createTree(String str) {
        
        TreeNode root = null;
        if(str.charAt(i) != '#'){
            root = new TreeNode(str.charAt(i));
            i++;
            root.left = createTree(str);
            root.right = createTree(str);
        }else {
            i++;
        }
        return root;
    }
    public static void inOrder(TreeNode root) {
        if (root == null) return;
        inOrder(root.left);
        System.out.print(root.value + " ");
        inOrder(root.right);
    }
}

🍎🍎四、另一棵树的子树

给你两棵二叉树 root 和 subRoot 。检验 root 中是否包含和 subRoot 具有相同结构和节点值的子树。如果存在,返回 true ;否则,返回 false 。

二叉树 tree 的一棵子树包括 tree 的某个节点和这个节点的所有后代节点。tree 也可以看做它自身的一棵子树。

class Solution {
    public boolean isSubtree(TreeNode root, TreeNode subRoot) {
        if(root == null) {
            return false;
        }
        if(isSameTree(root,subRoot)) {
            return true;
        }
        if(isSubtree(root.left,subRoot)) {
            return true;
        }
        if(isSubtree(root.right,subRoot)) {
            return true;
        }
        return false;
    }
    public boolean isSameTree(TreeNode p, TreeNode q) {
        if (p == null && q != null || p != null && q == null) {
            return false;
        }
        if (p == null && q == null) {
            return true;
        }
        if (p.val != q.val) {
            return false;
        }
        return isSameTree(p.left, q.left)
                && isSameTree(p.right, q.right);
    }
}

✨✨五、对称二叉树

给你一个二叉树的根节点 root , 检查它是否轴对称

class Solution {
    public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
        if(root == null){
            return true;
        }
        return isSymmetricChild(root.left,root.right);
    }
    public boolean isSymmetricChild(TreeNode leftTree ,TreeNode righjtTree) {
        if(leftTree == null && righjtTree != null || leftTree != null && righjtTree == null ) {
            return false;
        }
        if(leftTree == null && righjtTree == null) {
            return true;
        }
        if(leftTree.val != righjtTree.val) {
            return false;
        }
        return isSymmetricChild(leftTree.left,righjtTree.right) && isSymmetricChild(leftTree.right,righjtTree.left);
    }
}

🍎🍎六、检查两棵树是否相同

给你两棵二叉树的根节点 p 和 q ,编写一个函数来检验这两棵树是否相同。

如果两个树在结构上相同,并且节点具有相同的值,则认为它们是相同的。

class Solution {
    public boolean isSameTree(TreeNode p, TreeNode q) {
        if(p == null && q != null || p != null && q == null){
            return false;
        }
        if(p == null && q == null){
            return true;
        }
        if(p.val!=q.val){
            return false;
        }
        return isSameTree(p.left,q.left)
        &&isSameTree(p.right,q.right);
    }
}

✨✨七、反转二叉树

给你一棵二叉树的根节点 root ,翻转这棵二叉树,并返回其根节点。

class Solution {
    public TreeNode invertTree(TreeNode root) {
        if(root == null) {
            return null;
        }
        TreeNode tmp = root.left;
        root.left = root.right;
        root.right = tmp;
        invertTree(root.left);
        invertTree(root.right);
        return root;
    }
}


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