450-删除二叉搜索树中的节点

450-删除二叉搜索树中的节点


删除二叉搜索树中的节点
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给定一个二叉搜索树的根节点 root 和一个值 key,删除二叉搜索树中的 key 对应的节点,并保证二叉搜索树的性质不变。返回二叉搜索树(有可能被更新)的根节点的引用。

一般来说,删除节点可分为两个步骤:

1.首先找到需要删除的节点;
2.如果找到了,删除它。

示例 1:

450-删除二叉搜索树中的节点_第1张图片

输入:root = [5,3,6,2,4,null,7], key = 3  
输出:[5,4,6,2,null,null,7]  
解释:给定需要删除的节点值是 3,所以我们首先找到 3 这个节点,然后删除它。  
一个正确的答案是 [5,4,6,2,null,null,7], 如下图所示。  
另一个正确答案是 [5,2,6,null,4,null,7]。  

示例 2:

450-删除二叉搜索树中的节点_第2张图片

输入: root = [5,3,6,2,4,null,7], key = 0  
输出: [5,3,6,2,4,null,7]  
解释: 二叉树不包含值为 0 的节点  

示例 3:

输入: root = [], key = 0  
输出: []  

提示:

节点数的范围 [0, 104].  
-10^5 <= Node.val <= 10^5  
节点值唯一  
root 是合法的二叉搜索树  
-10^5 <= key <= 10^5  

进阶: 要求算法时间复杂度为 O(h),h 为树的高度。


确定遍历方式: 显然应该选择前序遍历

使用待删除节点的前驱或者后继直接替换待删除节点,然后删除删除前驱或后继,对树的结构是改变最小的。

450-删除二叉搜索树中的节点_第3张图片

450-删除二叉搜索树中的节点_第4张图片

这个版本是完全将逻辑细节展示出来的版本:

// 待删除的节点为:
//  case 1.叶子节点--直接删除
//  case 2.只有左子树或只有右子树--子承父业
//  case 3.左右子树都有--找前驱或后继进行替换(值替换,然后删除替换后的前驱或后继)
class Solution {
 public:
  TreeNode* deleteNode(TreeNode* root, int key) {
    // 1.终止条件:没找到待删除节点
    if (root == nullptr) return root;
    // 2.前序遍历
    // 中 : 找到待删除的节点
    if (key == root->val) {
      // case 1
      if (root->left == nullptr && root->right == nullptr) return nullptr;
      // case 2
      else if (root->left == nullptr) return root->right;
      else if (root->right == nullptr) return root->left;
      else {// case 3
        // 找后继
        TreeNode* successor = root->right;  // 右拐一次
        TreeNode* parent = root;   // 记录后继的父节点用于删除替换后的“后继”
        while (successor->left) {  // 然后使劲左拐
          parent = successor;
          successor = successor->left;
        }
        // 交换值
        swap(root->val, successor->val);
        // 删除交换后的“后继”
        // 此时的root值是successor的值,根据此来计算其来自于parent哪个分支,从而删除后继节点
        if (root->val == parent->val) { // case 3.1这种情况是root就是parent,交换值前后都满足相等
          parent->right = successor->right;
        } else if (root->val < parent->val) { // case 3.2
          parent->left = successor->right;
        } else if (root->val > parent->val) {
          parent->right = successor->right;
        }
        return root;
      }
    }

    if (key < root->val) {  // 左
      root->left = deleteNode(root->left, key);
      return root;
    }
    if (key > root->val) {  // 右
      root->right = deleteNode(root->right, key);
      return root;
    }
    return nullptr;
  }
};

整理一下:

// 待删除的节点为:
//  case 1.叶子节点--直接删除
//  case 2.只有左子树或只有右子树--子承父业
//  case 3.左右子树都有--找前驱或后继进行替换(值替换,然后删除替换后的前驱或后继)
class Solution {
 public:
  TreeNode* deleteNode(TreeNode* root, int key) {
    // 1.终止条件:没找到待删除节点
    if (root == nullptr) return root;
    // 2.前序遍历
    if (key == root->val) { // 中
      // case 1 + 2
      if (root->left == nullptr) return root->right;
      else if (root->right == nullptr) return root->left;
      else {// case 3
        // 找后继
        TreeNode* successor = root->right;  // 右拐一次
        TreeNode* parent = root;   // 记录后继的父节点用于删除替换后的“后继”
        while (successor->left) {  // 然后使劲左拐
          parent = successor;
          successor = successor->left;
        }
        // 替换值
        root->val = successor->val;
        // 删除交换后的“后继”
        if (successor->val < parent->val)
          parent->left = successor->right;
        else
          parent->right = successor->right;
      }
        return root;
      }

    if (key < root->val) root->left = deleteNode(root->left, key);   // 左
    if (key > root->val) root->right = deleteNode(root->right, key); // 右
    return root;
  }
};

更进阶的简化,在交换root值与后继节点值后,相当于把待删除节点往后移动了,而且此时case3就转变成了case1或2,可以直接继续遍历删除,但此时就不能返回root,需要把整棵树遍历完。

// 待删除的节点为:
//  case 1.叶子节点--直接删除
//  case 2.只有左子树(case 2.1)或只有右子树(case 2.2)--子承父业
//  case 3.左右子树都有--找前驱或后继进行替换(值替换,然后删除替换后的前驱或后继)
class Solution {
 public:
  TreeNode* deleteNode(TreeNode* root, int key) {
    if (root == nullptr) return root;
    if (root->val == key) {
      // case 1 + case 2.1
      if (root->right == nullptr) {
        return root->left;
      }
      // case 2.2 + case 3
      TreeNode* successor = root->right;
      while (successor->left) {
        successor = successor->left;
      }
      // 把 key 往后移,将 case 3 转为 case 1 或case 2
      swap(root->val, successor->val);
    }
    root->left = deleteNode(root->left, key);
    root->right = deleteNode(root->right, key);
    return root;
  }
};

找前驱的版本:

// 待删除的节点为:
//  case 1.叶子节点--直接删除
//  case 2.只有左子树(case 2.1)或只有右子树(case 2.2)--子承父业
//  case 3.左右子树都有--找前驱或后继进行替换(值替换,然后删除替换后的前驱或后继)
class Solution {
 public:
  TreeNode* deleteNode(TreeNode* root, int key) {
    if (root == nullptr) return root;
    if (root->val == key) {
      // case 1 + case 2.2
      if (root->left == nullptr) {
        return root->right;
      }
      // case 2.1 + case 3
      TreeNode* precursor = root->left;
      while (precursor->right) {
        precursor = precursor->right;
      }
      // 把 key 往后移,将 case 3 转为 case 1 或case 2
      swap(root->val, precursor->val);
    }
    root->left = deleteNode(root->left, key);
    root->right = deleteNode(root->right, key);
    return root;
  }
};

450-删除二叉搜索树中的节点_第5张图片

另一种直观好理解的方法,但是对数结构改变较大的方法:

// 待删除的节点为:
//  case 1.叶子节点--直接删除
//  case 2.只有左子树(case 2.1)或只有右子树(case 2.2)--子承父业
//  case 3.左右子树都有--后继->left = root->left; root = root->right;
class Solution {
 public:
  TreeNode* deleteNode(TreeNode* root, int key) {
    // 1.终止条件:没找到待删除节点
    if (root == nullptr) return root;
    // 2.前序遍历
    if (key == root->val) { // 中
      // case 1 + 2
      if (root->left == nullptr) return root->right;
      else if (root->right == nullptr) return root->left;
      else {// case 3
        // 找后继
        TreeNode* successor = root->right;  // 右拐一次
        while (successor->left) {           // 然后使劲左拐
          successor = successor->left;
        }
        successor->left = root->left;
        root = root->right;
        return root;
      }
    }

    if (key < root->val) root->left = deleteNode(root->left, key);   // 左
    if (key > root->val) root->right = deleteNode(root->right, key); // 右
    return root;
  }
};

记忆就记这个版本,最好记忆。

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