【Day-35慢就是快】代码随想录-二叉树-二叉树的最近公共祖先

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 的两个结点 p、q,最近公共祖先表示为一个结点 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)。”

【Day-35慢就是快】代码随想录-二叉树-二叉树的最近公共祖先_第1张图片

思路


使用自顶向上的方法找公共祖先。显然回溯过程就是自顶向上。

后续遍历就是天然的回溯过程,根据左右子树的返回值,处理中间节点的逻辑。

如何判断一个节点是节点q和节点p的公共祖先呢。

首先最容易想到的一个情况:如果找到一个节点,发现左子树出现结点p,右子树出现节点q,或者 左子树出现结点q,右子树出现节点p,那么该节点就是节点p和q的最近公共祖先。即上图所示。

判断逻辑是 如果递归遍历遇到q,就将q返回,遇到p 就将p返回,如果左子树或者右子树没找到就返回NULL。那么如果 左右子树的返回值都不为空,说明此时的中节点,一定是q 和p 的最近祖先。

 递归法

1. 递归参数和返回值

需要递归函数返回值,来告诉我们是否找到节点q或者p,那么返回值为bool类型就可以了。

但我们还要返回最近公共节点,可以利用上题目中返回值是TreeNode * ,那么如果遇到p或者q,就把q或者p返回,返回值不为空,就说明找到了q或者p。

2. 确定终止条件

遇到空的话,因为树都是空了,所以返回空。这里指空树。

那么我们来说一说,如果 root == q,或者 root == p,说明找到 q p ,则将其返回,这个返回值,后面在中节点的处理过程中会用到。

3. 单层递归的逻辑

值得注意的是 本题函数有返回值,是因为回溯的过程需要递归函数的返回值做判断,但本题我们依然要遍历树的所有节点

如果递归函数有返回值,如何区分要搜索一条边,还是搜索整个树呢?

搜索一条边:

if (递归函数(root->left)) return ;

if (递归函数(root->right)) return ;

搜索整棵树:

left = 递归函数(root->left);  // 左
right = 递归函数(root->right); // 右
left与right的逻辑处理;         // 中 

在递归函数有返回值的情况下:如果要搜索一条边,递归函数返回值不为空的时候,立刻返回,如果搜索整个树,直接用一个变量left、right接住返回值,这个left、right后序还有逻辑处理的需要,也就是后序遍历中处理中间节点的逻辑(也是回溯)

题外话:那么为什么要遍历整棵树呢?直观上来看,找到最近公共祖先,直接一路返回就可以了。

【Day-35慢就是快】代码随想录-二叉树-二叉树的最近公共祖先_第2张图片

就像图中一样直接返回7。

但事实上还要遍历根节点右子树(即使此时已经找到了目标节点了),也就是图中的节点4、15、20。

因为在如下代码的后序遍历中,如果想利用left和right做逻辑处理, 不能立刻返回,而是要等left与right逻辑处理完之后才能返回。

left = 递归函数(root->left);  // 左
right = 递归函数(root->right); // 右
left与right的逻辑处理;         // 中 

如果left 和 right都不为空,说明此时root就是最近公共节点。这个比较好理解

如果left为空,right不为空,就返回right,说明目标节点是通过right返回的,反之依然

if (left == NULL && right != NULL) return right;
else if (left != NULL && right == NULL) return left;
else  { //  (left == NULL && right == NULL)
    return NULL;
}

下图可以进行解释:

【Day-35慢就是快】代码随想录-二叉树-二叉树的最近公共祖先_第3张图片 完整的流程如下图所示:

【Day-35慢就是快】代码随想录-二叉树-二叉树的最近公共祖先_第4张图片

代码如下:

 

class Solution {
public:
    TreeNode* lowestCommonAncestor(TreeNode* root, TreeNode* p, TreeNode* q) {
        if (root == q || root == p || root == NULL) return root;
        TreeNode* left = lowestCommonAncestor(root->left, p, q);
        TreeNode* right = lowestCommonAncestor(root->right, p, q);
        if (left != NULL && right != NULL) return root;

        if (left == NULL && right != NULL) return right;
        else if (left != NULL && right == NULL) return left;
        else  { //  (left == NULL && right == NULL)
            return NULL;
        }

    }
};

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