【剑指offer】面试题33:二叉搜索树的后序遍历序列

题目:输入一个整数数组,判断该数组是不是某二叉搜索树的后序遍历的结果。如果是则返回 true,否则返回 false。假设输入的数组的任意两个数字都互不相同。

牛客网链接: https://blog.csdn.net/jsqfengbao/article/details/47281789

下面先看个案例了解下这个题目的意思。

如上图的二叉搜素树所示,如果输入的数组为{5,7,6,9,11,10,8},则返回true。

重要的是-->了解二叉搜索树后序遍历的特点:

在后序遍历得到的序列中,最后一个数字是树的根节点的值。数组中前面的数字可以分为两部分:第一部分是左子树节点的值,它们都比根节点的值小;第二部分是右子树结点的值,它们都比根节点的值大。

以数组{5,7,6,9,11,10,8}为例,后序遍历结果的最后一个数字8就是根节点的值。在这个数组中,前3个数字5,7和6都比8小,是值为8的节点的左子树节点;后3个数字9,11和10都比 8 大,是值为8的结点的右子树结点。

我们接下来用同样的方法确定与数组每一部分对应的子树的结构。这其实就是一个递归的过程。对于序列5,7,6,最后一个数字6是左子树的根节点的值。数字5比6小,是值为6的结点的左子结点,而7则是它的右子节点。同样,在序列9,11,10中,最后一个数字10是右子树的根节点,数字9比10小,是值为10的结点的左子结点,而11则是它的右子节点。

我们再来分析一下另一个数组{7,4,6,5}。后序遍历的最后一个树是根节点,因此根节点的值是5。由于第一个数字7比5大,因此对应的二叉搜索树中,根节点上是没有左子树的,数字7,4,和6都是右子树结点的值。但我们发现在右子树中有一个结点的值是4,比根节点的值5小,这违背了二叉搜索树的定义。因此不存在一颗二叉搜索树,它的后序遍历的结果是{7,4,6,5}。

具体实现代码如下:

/**
 * 输入一个整数数组,判断该数组是不是某二叉搜索树的后序遍历的结果。
 * 如果是则返回 true,否则返回 false。
 * 假设输入的数组的任意两个数字都互不相同。
 */
public class LastSequenceOfTree {

	public boolean verifySquenceOfBST(int[] sequence,int start, int end){
		if(sequence == null || sequence.length <= 0){
			return true;
		}
		
		if(start < 0 || end > sequence.length){
			throw new IllegalArgumentException("The arguments is error");
		}

		// 根节点就是序列中的最后一个值
		int root = sequence[end];
		
		// 在二叉搜索树中左子树的结点小于根节点
		int i = 0;
		for(; i < end; i++){
			if(sequence[i] > root){
				// 比root小的都是root的左子节点
				break;
			}
		}
		
		// 在二叉搜索树中右子树的结点大于根节点
		int j = i;
		for(; j < end; j++){
			if(sequence[j] < root){
				// sequence[j]到sequence[end - 1]都是root的右子树节点
				// 必须比根节点大,如果出现小的情况,则直接返回false
				return false;
			}
		}
		
		// 判断左子树是不是二叉搜索树
		boolean left = true;
		if(i > 0){
			left = verifySquenceOfBST(sequence, start, i - 1);
		}
		
		// 判断左子树是不是二叉搜索树
		boolean right = true;
		if(i < end){
			left = verifySquenceOfBST(sequence, i, end - 1);
		}
		// 两个都为true时,才返回true
		return (left && right);
	}
	
	// 测试
	public static void main(String[] args) {
		
		LastSequenceOfTree tree = new LastSequenceOfTree();
		
		int[] sequence = {5, 7, 6, 9, 11, 10, 8};
		boolean result = tree.verifySquenceOfBST(sequence, 0, sequence.length - 1);
		System.out.println(result);   // true
		
		int[] sequence1 = {7, 4, 6, 5};
		boolean result1 = tree.verifySquenceOfBST(sequence1, 0, sequence1.length - 1);
		System.out.println(result1);   // false
		
	}
}

上面的答案是来自于《剑指Offer》中的思路。这里再给出牛客网中的一种答案,整体思路是一样的,只不过代码书写格式不同而已。

package com.zju.offer.tree;

/**
 * 输入一个整数数组,判断该数组是不是某二叉搜索树的后序遍历的结果。
 * 如果是则返回 true,否则返回 false。
 * 假设输入的数组的任意两个数字都互不相同。
 * 
 * 思路:找住二叉查找树的特点:左子树 < 根 <= 右子树  使用分治思想
 */
public class LastSequenceOfTree_Method2 {

	public boolean verifySeqenceOfBST(int[] sequence){
		if(sequence.length == 0){
			return false;
		}
		if(sequence.length == 1){
			return true;
		}
		
		return judge(sequence, 0, sequence.length - 1);
	}

	private boolean judge(int[] arr, int start, int end) {
		// 递归终止条件
		if(start >= end){
			return true;
		}
		
		int i = start;
		// 找到左子树节点的个数:i-1
		while(arr[i] < arr[end]){
			++i;
		}
		for(int j = i; j < end; j++){
			// 右子树的节点值不能小于根节点
			if(arr[j] < arr[end]){
				return false;
			}
		}
		
		// 沿左右子树分别递归
		return judge(arr, start, i - 1) && judge(arr, i, end - 1);
	}
}

 

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