代码随想录算法训练营Day14|二叉树理论基础和递归遍历

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理论基础 

需要了解 二叉树的种类,存储方式,遍历方式 以及二叉树的定义 

文章讲解:代码随想录

递归遍历 (必须掌握)

二叉树的三种递归遍历掌握其规律后,其实很简单 

题目链接/文章讲解/视频讲解:代码随想录

理论基础笔记

在我们解题过程中二叉树主要有两种形式:满二叉树和完全二叉树。

满二叉树

满二叉树:如果一棵二叉树只有度为0的结点和度为2的结点,并且度为0的结点在同一层上,则这棵二叉树为满二叉树。

如图所示:

这棵二叉树为满二叉树,也可以说深度为k,有2^k-1个节点的二叉树。

完全二叉树

完全二叉树的定义如下:在完全二叉树中,除了最底层节点可能没填满外,其余每层节点数都达到最大值,并且最下面一层的节点都集中在该层最左边的若干位置。若最底层为第 h 层(h从1开始),则该层包含 1~ 2^(h-1) 个节点。

大家要自己看完全二叉树的定义,很多同学对完全二叉树其实不是真正的懂了。

我来举一个典型的例子如题:

相信不少同学最后一个二叉树是不是完全二叉树都中招了。

之前我们刚刚讲过优先级队列其实是一个堆,堆就是一棵完全二叉树,同时保证父子节点的顺序关系。

二叉树定义-代码

class TreeNode:def __init__(self, val, left = None, right = None):self.val = valself.left = leftself.right = right

递归遍历

二叉树的递归遍历

#算法公开课

《代码随想录》算法视频公开课 (opens new window):每次写递归都要靠直觉? 这次带你学透二叉树的递归遍历! (opens new window)

#思路

每次写递归,都按照这三要素来写,可以保证大家写出正确的递归算法!

  1. 确定递归函数的参数和返回值: 确定哪些参数是递归的过程中需要处理的,那么就在递归函数里加上这个参数, 并且还要明确每次递归的返回值是什么进而确定递归函数的返回类型。

  2. 确定终止条件: 写完了递归算法, 运行的时候,经常会遇到栈溢出的错误,就是没写终止条件或者终止条件写的不对,操作系统也是用一个栈的结构来保存每一层递归的信息,如果递归没有终止,操作系统的内存栈必然就会溢出。

  3. 确定单层递归的逻辑: 确定每一层递归需要处理的信息。在这里也就会重复调用自己来实现递归的过程。

好了,我们确认了递归的三要素,接下来就来练练手:

以下以前序遍历为例:

确定递归函数的参数和返回值:因为要打印出前序遍历节点的数值,所以参数里需要传入vector来放节点的数值,除了这一点就不需要再处理什么数据了也不需要有返回值,所以递归函数返回类型就是void,代码如下:

void traversal(TreeNode* cur, vector<int>& vec)

确定终止条件:在递归的过程中,如何算是递归结束了呢,当然是当前遍历的节点是空了,那么本层递归就要结束了,所以如果当前遍历的这个节点是空,就直接return,代码如下:

if (cur == NULL) return;

确定单层递归的逻辑:前序遍历是中左右的循序,所以在单层递归的逻辑,是要先取中节点的数值,代码如下:

vec.push_back(cur->val);    // 中
traversal(cur->left, vec);  // 左
traversal(cur->right, vec); // 右

单层递归的逻辑就是按照中左右的顺序来处理的,这样二叉树的前序遍历,基本就写完了,再看一下完整代码:

前序遍历:

class Solution {
public:void traversal(TreeNode* cur, vector<int>& vec) {if (cur == NULL) return;vec.push_back(cur->val);    // 中traversal(cur->left, vec);  // 左traversal(cur->right, vec); // 右}vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {vector<int> result;traversal(root, result);return result;}
};

那么前序遍历写出来之后,中序和后序遍历就不难理解了,代码如下:

中序遍历:

void traversal(TreeNode* cur, vector<int>& vec) {if (cur == NULL) return;traversal(cur->left, vec);  // 左vec.push_back(cur->val);    // 中traversal(cur->right, vec); // 右
}

后序遍历:

void traversal(TreeNode* cur, vector<int>& vec) {if (cur == NULL) return;traversal(cur->left, vec);  // 左traversal(cur->right, vec); // 右vec.push_back(cur->val);    // 中
}

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