day146—递归—验证二叉搜索树(LeetCode-98)

题目描述

给你一个二叉树的根节点 root ,判断其是否是一个有效的二叉搜索树。

有效 二叉搜索树定义如下:

  • 节点的左子树只包含严格小于当前节点的数。
  • 节点的右子树只包含 严格大于 当前节点的数。
  • 所有左子树和右子树自身必须也是二叉搜索树。

示例 1:

复制代码
输入:root = [2,1,3]
输出:true

示例 2:

复制代码
输入:root = [5,1,4,null,null,3,6]
输出:false
解释:根节点的值是 5 ,但是右子节点的值是 4 。

提示:

  • 树中节点数目范围在[1, 104] 内
  • -231 <= Node.val <= 231 - 1

解决方案:

这段代码的核心功能是判断一棵二叉树是否为有效的二叉搜索树(BST) (满足:左子树所有节点值 < 当前节点值 < 右子树所有节点值,且左右子树也必须是 BST),采用「递归 + 上下界约束」的思路逐节点校验,时间复杂度 O(n)(n 为节点数),空间复杂度 O(h)(h 为树的高度),是该问题的经典最优解法。

核心逻辑

代码的核心是为每个节点设定严格的数值上下界,递归校验节点值是否在合法区间内,同时将约束传递给左右子树:

  1. 递归辅助函数 f :参数为当前节点 node、当前节点值的下界 l(左边界)、上界 r(右边界):
    • 边界条件:空节点直接返回 true(空树是合法的 BST);
    • 当前节点值校验:取出节点值 dx,若 dx 小于等于下界 l 或大于等于上界 r,说明违反 BST 规则,返回 false;
    • 递归校验子树:
      • 左子树的上下界更新为 (l, dx)(左子树所有节点值必须 < 当前节点值 dx);
      • 右子树的上下界更新为 (dx, r)(右子树所有节点值必须 > 当前节点值 dx);
      • 只有左右子树都合法,才返回 true;
  2. 主函数 isValidBST :
    • 调用辅助函数时,为根节点设定初始上下界:下界为 LLONG_MIN(long long 类型的最小值)、上界为 LLONG_MAX(long long 类型的最大值),覆盖所有整数范围,避免数值溢出;
    • 最终返回辅助函数的校验结果。

总结

  1. 核心思路:通过递归传递上下界约束,而非仅对比当前节点与左右子节点(避免 "仅局部满足、整体不满足" 的错误);
  2. 关键细节:使用 LLONG_MIN/LLONG_MAX(需包含 <climits> 头文件)而非普通 int 极值,防止节点值为 int 最大值 / 最小值时的溢出问题;
  3. 效率特点:每个节点仅被校验一次,时间 O(n);递归栈空间取决于树的高度,平衡树为 O(log n),退化为链表时为 O(n)。

函数源码:

cpp 复制代码
/**
 * Definition for a binary tree node.
 * 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 {
public:
    bool f(TreeNode* node,long long l,long long r){
        if(!node)   return true;
        int dx=node->val;
        if(l>=dx||dx>=r)   return false;
        return f(node->left,l,dx) && f(node->right,dx,r);
    }

    bool isValidBST(TreeNode* root) {
        return f(root,LLONG_MIN,LLONG_MAX);

    }
};
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