求解二叉查找樹中的最低公共祖先結點


一,問題描述

請構造一棵二叉查找樹,並給定兩個結點,請找出這兩個結點的最低公共祖先結點。

這里假設二叉查找樹中的結點的權值存儲是整型數字(見代碼中的BinaryNode內部類),最低公共祖先結點如下:結點5 和 結點12 的最低公共祖先結點是結點10

 

 

二,實現思路

假設給定的兩個結點的權值分別為 node1 和 node2

如果根的權值處於 node1 和 node2 之間,則根就是它們的最低公共祖先結點

如果根的權值比 node1 和 node2 都大,則它們的最低公共祖先結點在根的左子樹中

如果根的權值比 node1 和 node2 都小,則它們的最低公共祖先結點在根的右子樹中

因此,這可以用遞歸來實現。

 

三,代碼實現

首先得構造一棵二叉查找樹。具體構造可參考:二叉樹的構造

構造好之后,調用lowestCommonParentNode方法即可找出最低公共祖先結點的權值。

public class LowCommonNode {

    private class BinaryNode{
        BinaryNode left;
        BinaryNode right;
        int ele;
        
        public BinaryNode(int ele) {
            this.ele = ele;
            left = right = null;
        }
    }
    
    private BinaryNode root;
    
    private void buildTree(int[] arr){
        for (int i : arr) {
            insert(i);
        }
    }
    private void insert(int ele){
        root = insert(root, ele);
    }
    private BinaryNode insert(BinaryNode root, int ele){
        if(root == null)
            return new BinaryNode(ele);
        
        if(root.ele > ele)//insert left
            root.left = insert(root.left, ele);
        else if(root.ele < ele)
            root.right = insert(root.right, ele);
        else
            root.left = insert(root.left, ele);//相等時,放在左邊
        return root;
    }
    
    /**
     * 求解二叉查找樹中  node1 和 node2 代表的節點的 最低公共祖先結點
     * 首先讓node1總是代表權值較小的那個結點.
     * 對於二叉查找樹而言:
     * 如果根的權值處於 node1 和 node2 之間,則根就是它們的最低公共祖先結點
     * 如果根的權值比 node1 和 node2 都大,則它們的最低公共祖先結點在根的左子樹中
     * 如果根的權值比 node1 和 node2 都小,則它們的最低公共祖先結點在根的右子樹中
     */
    public int lowestCommonParentNode(BinaryNode root, int node1, int node2)
    {
        if(node1 > node2)
        {
            int tmp = node1;
            node1 = node2;
            node2 = tmp;
        }
        assert node1 < node2;
        
        if(root == null)
            throw new IllegalArgumentException(" neither node1 nor node2 contains in binary search tree ");
        
        if(root.ele > node1 && root.ele < node2)
            return root.ele;
        
        if(root.ele > node1 && root.ele > node2)//if(root.ele > node2)
            //在左子樹中查找最低公共祖先結點
            return lowestCommonParentNode(root.left, node1, node2);
        else//root.ele < node1
            //在右子樹中查找最低公共祖先結點
            return lowestCommonParentNode(root.right, node1, node2);
    }
    
    //hapjin test
    public static void main(String[] args) {
        LowCommonNode lcn = new LowCommonNode();
        int[] arr = {20,10,30,5,15,25,40,12,18};
        lcn.buildTree(arr);//build a binary search tree
        
        // node1 and node2 should exist in arr,or will throw IllegalArgumentException
        int node1 = 5;
        int node2 = 12;
        
        //should build Tree before invoke lowestCommonParentNode
        System.out.println(lcn.lowestCommonParentNode(lcn.root, node1, node2));
    }
}

 

四,參考資料

求解二叉樹中兩個結點的最低公共父結點

二叉樹的構造

 


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