leetcode hot100 easy 101. 对称二叉树 递归 层序遍历 bfs


判断一棵树是否对称,本质上是看它的左子树和右子树是否互为"镜像"。

递归解法(双指针)

比较左节点和右节点的值是否相等

递归"三部曲"的应用:

1. 出口:

  • 两个都为空 → \rightarrow → 对称(True)。
  • 一个为空一个不为空 → \rightarrow → 不对称(False)。
  • 值不相等 → \rightarrow → 不对称(False)。

2. 操作:

  • 比较 left.val 是否等于 right.val。

3. 递归调用:

  • 比较"左手的左手"和"右手的右手"(外侧)。比较"左手的右手"和"右手的左手"(内侧)。

时间复杂度 : O ( N ) O(N) O(N)。每个节点最多被访问一次。
空间复杂度 :递归: O ( H ) O(H) O(H),取决于树的高度。

python 复制代码
# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode:
#     def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
#         self.val = val
#         self.left = left
#         self.right = right
class Solution:
    def isSymmetric(self, root: Optional[TreeNode]) -> bool:


        if not root:
            return True

        # 新建一个递归函数,用于比较左右节点(原函数参数只有root, 不方便)
        def check(left, right):

            # 3种出口
            if not left and not right:   #全空
                return True

            if not left or not right:    #单空
                return False

            # 全不空,则比较左右节点的值,和左右节点的外子树, 内子树
            return (left.val == right.val) and check(left.left, right.right) and check(left.right, right.left)

        return check(root.left, root.right)

原函数:任务是"检查这棵树是不是对称的"。

辅助函数:任务是"检查这两个节点是不是镜像的"。


层序遍历 bfs (迭代)

层序遍历(BFS)本质上就是迭代

BFS 的标准实现就是利用循环(while)和队列(Queue)进行的迭代

  1. 把 root.left 和 root.right 放入队列。
  2. 每次弹出两个节点进行比较。
  3. 如果比较通过,按照镜像顺序放入它们的后代:
    放入 left.left 和 right.right(外侧一对)。
    放入 left.right 和 right.left(内侧一对)。

时间复杂度 : O ( N ) O(N) O(N)。每个节点最多被访问一次。
空间复杂度 : O ( N ) O(N) O(N),最坏情况下队列会存储大量节点。

python 复制代码
# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode:
#     def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
#         self.val = val
#         self.left = left
#         self.right = right


from collections import deque

class Solution:
    def isSymmetric(self, root: Optional[TreeNode]) -> bool:

        if not root: 
            return True

        # 初始双端队列,放入左右节点
        queue = deque([root.left, root.right])

        while queue:

            # 弹出左右节点
            l = queue.popleft()
            r = queue.popleft()

            # 3种失败
            if not l and not r: 
                continue
            if not l or not r:
                return False
            if l.val != r.val:   # 节点的值不等
                return False

            # 两个节点都存在,且值相等
            # 未来要比较的:成对存入镜像位置的节点
            #外
            queue.append(l.left)
            queue.append(r.right)
            #内
            queue.append(l.right)
            queue.append(r.left)

        return True

            

        

迭代法(BFS)的精髓:"队列就是你的待办清单(To-do List)"。

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