树:剑指 Offer 68 - I. 二叉搜索树的最近公共祖先

发布时间 2023-04-06 10:02:32作者: ZDREAMER

题目描述:

给定一个二叉搜索树, 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)。”

例如,给定如下二叉搜索树:  root = [6,2,8,0,4,7,9,null,null,3,5]

示例 1:

输入: root = [6,2,8,0,4,7,9,null,null,3,5], p = 2, q = 8
输出: 6 
解释: 节点 2 和节点 8 的最近公共祖先是 6。

 

示例 2:

输入: root = [6,2,8,0,4,7,9,null,null,3,5], p = 2, q = 4
输出: 2
解释: 节点 2 和节点 4 的最近公共祖先是 2, 因为根据定义最近公共祖先节点可以为节点本身。

 

说明:

  • 所有节点的值都是唯一的。
  • p、q 为不同节点且均存在于给定的二叉搜索树中。

 

解题思路:
祖先的定义: 若节点 pp 在节点 rootroot 的左(右)子树中,或 p = rootp=root,则称 rootroot 是 pp 的祖先。

 

最近公共祖先的定义: 设节点 root为节点 p,q 的某公共祖先,若其左子节点 root.left 和右子节点 root.right 都不是p,q 的公共祖先,则称 root 是 “最近的公共祖先” 。

根据以上定义,若 root 是 p,q 的 最近公共祖先 ,则只可能为以下情况之一:

1.p 和 q 在 root 的子树中,且分列 root 的 异侧(即分别在左、右子树中);
2.p=root,且 q 在 root 的左或右子树中;
3.q=root,且 p 在 root 的左或右子树中;

 

本题给定了两个重要条件:① 树为 二叉搜索树 ,② 树的所有节点的值都是 唯一 的。根据以上条件,可方便地判断 p,qp,q 与 rootroot 的子树关系,即:

若 root.val<p.val ,则 p 在 root 右子树 中;
若 root.val>p.val ,则 p 在 root 左子树 中;
若 root.val=p.val ,则 p 和 root 指向 同一节点 。


方法:迭代

1.循环搜索: 当节点 root 为空时跳出;
  1).当 p,q 都在 root 的 右子树 中,则遍历至 root.right ;
  2).否则,当 p,q 都在 root 的 左子树 中,则遍历至 root.left ;
  3).否则,说明找到了 最近公共祖先 ,跳出。
2.返回值: 最近公共祖先 root 。

 

复杂度分析:
  时间复杂度 O(N) : 其中 N 为二叉树节点数;每循环一轮排除一层,二叉搜索树的层数最小为 logN (满二叉树),最大为 N (退化为链表)。
  空间复杂度 O(1) : 使用常数大小的额外空间。

 

class TreeNode{
    int val;
    TreeNode left;
    TreeNode right;
    public TreeNode(int x){
        val = x;
    }
    public TreeNode(int x,TreeNode left,TreeNode right){
        val = x;
        this.left = left;
        this.right = right;
    }
}
class Solution{
    public TreeNode lowestCommonAncestor(TreeNode root,TreeNode p,TreeNode q){
        if(p.val>q.val){// 保证 p.val < q.val
            TreeNode t = p;
            p = q;
            q = t;
        }
        while(root!=null){
            if(root.val<p.val){// p,q 都在 root 的右子树中
                root = root.right;// 遍历至右子节点
            }else if(root.val > q.val){// p,q 都在 root 的左子树中
                root = root.left;// 遍历至左子节点
            }else{
                break;
            }
        }
        return root;
    }
}