LeetCode 面试经典 150_分治_将有序数组转换为二叉搜索树(105_108_C++_简单)(递归)

LeetCode 面试经典 150_分治_将有序数组转换为二叉搜索树(105_108_C++_简单)

题目描述:

给你一个整数数组 nums ,其中元素已经按 升序 排列,请你将其转换为一棵 平衡 二叉搜索树。

输入输出样例:

示例 1:

输入 :nums = -10,-3,0,5,9
输出 :0,-3,9,-10,null,5

解释 :0,-10,5,null,-3,null,9 也将被视为正确答案:
示例 2:

输入 :nums = 1,3
输出 :3,1
解释:1,null,3 和 3,1 都是高度平衡二叉搜索树。

提示:

1 <= nums.length <= 104

-104 <= numsi <= 104

nums 按 严格递增 顺序排列

题解:

解题思路:

思路一(递归):

1、题目要求将元素已经按 升序 排列的数组转换为平衡 二叉搜索树,转换成平衡二叉树这里我们很容易能想到取之间元素,划分为两个子树,再取两个子树的中间元素,重复进行下去直至数组中的元素全部转换为平衡 二叉搜索树。
注意 :当前区间为偶数时如1,2,选取1或2作为根节点都是可以的,本思路采用1作为根节点的方法。
力扣官方题解链接(官方给了以2作为根节点的情况和交替选取中间元素的情况)

2、复杂度分析:

① 时间复杂度:O(n),其中 n 是数组的长度。每个数字只访问一次

② 空间复杂度:O(logn),其中 n 是数组的长度。空间复杂度不考虑返回值,因此空间复杂度主要取决于递归栈的深度,递归栈的深度是 O(logn)。

代码实现

代码实现(思路一(递归)):
cpp 复制代码
class Solution {
private:
    // 辅助函数,递归构建高度平衡的二叉搜索树
    TreeNode *helper(vector<int> nums, int left, int right) {
        // 如果左索引超过右索引,则返回空(基准情况)
        if (left > right) return nullptr;

        // 计算中间索引,以选择中间元素作为当前子树的根节点
        int mid = (left + right) / 2;
        TreeNode *root = new TreeNode(nums[mid]); // 创建树节点

        // 递归构建左子树,传入左半部分的索引
        root->left = helper(nums, left, mid - 1);
        // 递归构建右子树,传入右半部分的索引
        root->right = helper(nums, mid + 1, right);

        // 返回当前构建的根节点
        return root;
    }

public:
    // 主函数,将排序数组转换为高度平衡的二叉搜索树
    TreeNode* sortedArrayToBST(vector<int>& nums) {
        // 调用辅助函数,初始时传入完整数组的索引范围
        return helper(nums, 0, nums.size() - 1);
    }
};
以思路一为例进行调试
cpp 复制代码
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

struct TreeNode
{
    int val;
    TreeNode *left;
    TreeNode *right;
    TreeNode():val(0),left(nullptr),right(nullptr){}
    TreeNode(int x):val(x),left(nullptr),right(nullptr){}
    TreeNode(int x,TreeNode *left,TreeNode *right):val(x),left(left),right(right){}
};

class Solution {
private:
    // 辅助函数,递归构建高度平衡的二叉搜索树
    TreeNode *helper(vector<int> nums, int left, int right) {
        // 如果左索引超过右索引,则返回空(基准情况)
        if (left > right) return nullptr;

        // 计算中间索引,以选择中间元素作为当前子树的根节点
        int mid = (left + right) / 2;
        TreeNode *root = new TreeNode(nums[mid]); // 创建树节点

        // 递归构建左子树,传入左半部分的索引
        root->left = helper(nums, left, mid - 1);
        // 递归构建右子树,传入右半部分的索引
        root->right = helper(nums, mid + 1, right);

        // 返回当前构建的根节点
        return root;
    }

public:
    // 主函数,将排序数组转换为高度平衡的二叉搜索树
    TreeNode* sortedArrayToBST(vector<int>& nums) {
        // 调用辅助函数,初始时传入完整数组的索引范围
        return helper(nums, 0, nums.size() - 1);
    }
};

int main(){
    vector<int> nums={-10,-3,0,5,9};
    Solution s;
    //将有序数组转换为二叉搜索树
    TreeNode *root=s.sortedArrayToBST(nums);
    //中序遍历输出二叉树
    s.inorder(root);
    return 0;
}

LeetCode 面试经典 150_分治_将有序数组转换为二叉搜索树(105_108)原题链接

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