LeetCode 236: 二叉树的最近公共祖先

二叉树的最近公共祖先

题目描述:

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)。”

LeetCode 236: 二叉树的最近公共祖先_第1张图片

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

链接:

236. 二叉树的最近公共祖先 - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)

解题思路 

思路一:递归解决

如果树为空树或p、q中任一节点为根节点,那么p、q的最近公共节点为根节点;如果不是,即二叉树不为空树,且p、q为非根节点,则递归遍历左右子树,获取左右子树的最近公共祖先:

  • 如果p、q节点在左右子树的最近公共祖先都存在,说明p、q节点分布在左右子树的根节点上,此时二叉树的最近公共祖先为root;
  • 若p、q节点在左子树最近公共祖先为空,那p、q节点位于左子树上,最终二叉树的最近公共祖先为右子树上p、q节点的最近公共祖先;
  • 若p、q节点在右子树最近公共祖先为空,同左子树p、q节点的最近公共祖先为空一样的判定逻辑;
  • 如果p、q节点在左右子树的最近公共祖先都为空,则返回null
/**
 * @param {TreeNode} root
 * @param {TreeNode} p
 * @param {TreeNode} q
 * @return {TreeNode}
 */
var lowestCommonAncestor = function(root, p, q) {
  if (root == null || root == p || root == q) return root;
  const left = lowestCommonAncestor(root.left, p, q);
  const right = lowestCommonAncestor(root.right, p, q);
  if(left === null) return right;
  if(right === null) return left;
  return root;
};

时间复杂度: O(n)

空间复杂度: O(n)

方法二:存储父节点

思路

我们可以用哈希表存储所有节点的父节点,然后我们就可以利用节点的父节点信息从 p 结点开始不断往上跳,并记录已经访问过的节点,再从 q 节点开始不断往上跳,如果碰到已经访问过的节点,那么这个节点就是我们要找的最近公共祖先。

算法: 

从根节点开始遍历整棵二叉树,用哈希表记录每个节点的父节点指针。  
从 p 节点开始不断往它的祖先移动,并用数据结构记录已经访问过的祖先节点。  
同样,我们再从 q 节点开始不断往它的祖先移动,如果有祖先已经被访问过,即意味着这是 p 和 q 的深度最深的公共祖先,即 LCA 节点。  

/**
 * @param {TreeNode} root
 * @param {TreeNode} p
 * @param {TreeNode} q
 * @return {TreeNode}
 */
var lowestCommonAncestor = function(root, p, q) {
  let parent = new WeakMap;
  let queue = [];
  parent.set(root, null); //根节点没有父节点,所以为空
  queue.push(root);
  // 直到两个节点都找到为止
  while (!parent.has(p) || !parent.has(q)) {
    let node = queue.pop();
    if (node.left != null) {
      // 左子节点不为空,记录下他的父节点
      parent.set(node.left, node);
      // 左子节点不为空,把它加入到队列中
      queue.push(node.left);
    }
    // 右节点同上
    if (node.right != null) {
        parent.set(node.right, node);
        queue.push(node.right);
    }
  } 
  let set = new WeakSet;
  //记录下p和他的祖先节点,从p节点开始一直到根节点。
  while (p != null) {
      set.add(p);
      p = parent.get(p);
  }
  //查看p和他的祖先节点是否包含q节点,如果不包含再看是否包含q的父节点……
  while (!set.has(q))
      q = parent.get(q);
  return q;
}

时间复杂度: O(n)

空间复杂度: O(n);

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