Leetcode 96

给定一个整数 n,求以 1 ... n 为节点组成的二叉搜索树有多少种?

示例:

输入: 3
输出: 5
解释:
给定 n = 3, 一共有 5 种不同结构的二叉搜索树:

   1         3     3      2      1
    \       /     /      / \      \
     3     2     1      1   3      2
    /     /       \                 \
   2     1         2                 3

方法:

实际上,这个问题的解是一类特殊的数据,名叫卡特兰数(Catalan数)。

分析过程: 
(1)先考虑只有一个节点的情形,设此时的形态有f(1)种,那么很明显f(1)=1

(2)如果有两个节点,我们很自然想到,应该在f(1)的基础上考虑递推关系。那么,如果固定一个节点后,左右子树的分布情况为1=1+0=0+1,故有f(2) = f(1) + f(1)

(3)如果有三个节点,我们考虑固定一个节点,即根节点。按照这个思路,还剩2个节点,那么左右子树的分布情况为2=2+0=1+1=0+2。 
所以有3个节点时,递归形式为f(3)=f(2) + f(1)*f(1) + f(2)。(注意这里的乘法,因为左右子树一起组成整棵树,根据排列组合里面的乘法原理即可得出)

(4)那么有n个节点呢?我们固定一个节点,那么左右子树的分布情况为n-1=n-1 + 0 = n-2 + 1 = … = 1 + n-2 = 0 + n-1。此时递归表达式为f(n) = f(n-1) + f(n-2)f(1) + f(n-3)f(2) + … + f(1)f(n-2) + f(n-1)

接下来我们定义没有节点的情况,此时也只有一种情况,即f(0)=1 
那么则有: 
f(0)=1,f(1)=1 
f(2)=f(1)f(0)+f(0)f(1) 
f(3)=f(2)f(0)+f(1)f(1)+f(0)f(2) 




f(n)=f(n-1)f(0)+f(n-2)f(1)+……….+f(1)f(n-2)+f(0)f(n-1) 
该数列称为卡特兰数(Catalan数),该递推关系的解为: 

                                                                           è¿éåå¾çæè¿°

即含n个节点的二叉树有f(n)种形态。

实现代码:

class Solution:
    def numTrees(self, n):
        """
        :type n: int
        :rtype: int
        """
        num = [0 for i in range(n + 1)]
        num[0] = 1
        num[1] = 1
        for i in range(2, n + 1):
            for j in range(1, i + 1):
                num[i] += num[j - 1] * num[i - j]
        
        return num[n]

最后还需要感谢一位博主的文章,再上面学习到了很多东西,特此感谢。

https://blog.csdn.net/iG_xdd/article/details/79808519

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