leetcode-236. Lowest Common Ancestor of a Binary Tree 二叉树的最近公共祖先

Given a binary tree, find the lowest common ancestor (LCA) of two given nodes in the tree. According to the definition of LCA on Wikipedia: “The lowest common ancestor is defined between two nodes p and q as the lowest node in T that has both p and q as descendants (where we allow a node to be a descendant of itself).” Given the following binary tree:  root = [3,5,1,6,2,0,8,null,null,7,4] Example 1: Input: root = [3,5,1,6,2,0,8,null,null,7,4], p = 5, q = 1 Output: 3 Explanation: The LCA of nodes 5 and 1 is 3. Example 2: Input: root = [3,5,1,6,2,0,8,null,null,7,4], p = 5, q = 4 Output: 5 Explanation: The LCA of nodes 5 and 4 is 5, since a node can be a descendant of itself according to the LCA definition. Note: All of the nodes' values will be unique. p and q are different and both values will exist in the binary tree.

给定一个二叉树, 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，给定如下二叉树:  root = [3,5,1,6,2,0,8,null,null,7,4] 示例 1: 输入: root = [3,5,1,6,2,0,8,null,null,7,4], p = 5, q = 1 输出: 3 解释: 节点 5 和节点 1 的最近公共祖先是节点 3。 示例 2: 输入: root = [3,5,1,6,2,0,8,null,null,7,4], p = 5, q = 4 输出: 5 解释: 节点 5 和节点 4 的最近公共祖先是节点 5。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树中。

思路：

 第一种：递归寻找。先看当前 节点是否为空，若为空直接返回空，若为p或者q的任意一个，也直接返回当前节点，否则分别对左右子树调用 递归函数。两个节点在树中有3中可能，p和q都在根左边，都在根右边或者一个左一个右。

1.若p和q要么分别位于左右子树中，那么对左右子结点调用递归函数，会分别返回p和q结点的位置，而当前结点正好就是p和q的最小共同父结点，直接返回当前结点即可，这就是题目中的例子1的情况。

2.若p和q同时位于左子树，这里有两种情况，一种情况是left会返回p和q中较高的那个位置，而right会返回空，所以我们最终返回非空的left即可，这就是题目中的例子2的情况。还有一种情况是会返回p和q的最小父结点，就是说当前结点的左子树中的某个结点才是p和q的最小父结点，会被返回。

3.若p和q同时位于右子树，同样这里有两种情况，一种情况是right会返回p和q中较高的那个位置，而left会返回空，所以我们最终返回非空的right即可，还有一种情况是会返回p和q的最小父结点，就是说当前结点的右子树中的某个结点才是p和q的最小父结点，会被返回，写法很简洁，代码如下

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    TreeNode* lowestCommonAncestor(TreeNode* root, TreeNode* p, TreeNode* q) {
        if(!root || root==p || root == q) return root;
        TreeNode *left = lowestCommonAncestor(root->left,p,q);
        //if(left && left !=p && left!=q) return left;
        TreeNode *right = lowestCommonAncestor(root->right,p,q);
        if(left && right) return root;
        return left ? left : right;
    }
};