二叉树中两个节点的最低公共父节点

问题描述

构建一棵二叉树(不一定是二叉查找树),求出该二叉树中某两个结点的最低公共父结点。借用一张图如下:
这里写图片描述

最低公共父结点的思路

递归,首先从树根开始考虑:

①结点A 和 结点B 要么都在树根的左子树中;②要么都在树根的右子树中;③要么一个在左子树中,一个在右子树中。

这是一个分治算法,对于情况①和②,可以继续递归分解。对于情况③属于代码第10行判断,复杂度为O(1)

递归表达式可表示为:T(N)=2T(N/2)+O(1),解得T(N)=O(N)

对于③,最低公共父结点为树根。

对于①,可以进一步判断,从树根的左孩子结点考虑:

1)结点A 和 结点B 要么都在树根的左子孩子 的 左子树中;2)要么都在树根的左孩子 的 右子树中;3) 要么一个在树根的左孩子的 左子树中,一个在树根的左孩子 的 右子树中。

对于②,可以进一步判断,从树根的右孩子的结点考虑:

1)结点A 和 结点B 要么都在树根的右子孩子 的 左子树中;2)要么都在树根的右孩子 的 右子树中;3) 要么一个在树根的右孩子的 左子树中,一个在树根的右孩子 的 右子树中。

下面代码实现递归求解最低公共父结点。

1     /**
 2      * 求解node1 和 node2 的最低公共父结点
 3      * @param node1
 4      * @param node2
 5      * @return 最低公共父结点
 6      */
 7     public BinaryNode<T> commonNode(BinaryNode<T> node1, BinaryNode<T> node2, BinaryNode<T> root){
 8         if(root == null)
 9             return null;
10         if(node1.element == root.element || node2.element == root.element)
11             return root;
12         /*
13          * 若 left==null, node1,node2 都不在 root.left子树中
14          * 若right==null,node1,node2 都不在root.right子树中
15          */
16         BinaryNode<T> left = commonNode(node1, node2, root.left);
17         BinaryNode<T> right = commonNode(node1, node2, root.right);
18         
19         if(left != null && right != null)
20             return root;
21         return left == null ? right : left;
22     }

根据程序中的第8行和第10行的if语句,可知:

1)若 left==null, 则说明 node1,node2 都不在 root.left子树中

2)若right==null,则说明 node1,node2 都不在root.right子树中

3)当对于某个结点,当执行了第16,17行的递归后 ,left 和 right 都不为空,说明node1 在 该结点.left子树中,node2 在 该结点.right子树中

故第19-20行,返回 该结点 作为公共父结点

例如,求结点8 和 结点5 的最低公共父结点:递归调用过程如下:

a)commNode(8,5,1)==2

b1)      commNode(8,5,2)==2

c1)             commNode(8,5,4)==8

d1)                      commNode(8,5,8)==8

d2)                     commNode(8,5,9)==null

c2)             commNode(8,5,5)==5

b2)      commNode(8,5,3)==null

a)生成了 b1) b2) 两个递归调用,其中 b2)为空,因为结点8,结点5 不在以3为根的子树中

b1)生成了 c1) c2)两个递归调用,其中 c2) 是commNode(8,5,5),根据程序第10行if,返回5,而c1)又生成了 d1) d2)两个递归调用

其中,d1) 返回8,d2)返回null, 故执行到第21行语句,return 不空的那个left/right,也就是 d1) 返回的结点8

由于 c1)返回了8, c2)返回了5,都不为空,执行到第19-20行,返回它们的root,即,结点4和结点5的公共父结点:结点2

由于 b1) 生成了 c1) c2) 故 b1) 的值是结点2 又因为 b2) 为null

故 a) 最终是 b1) 的值,即为结点2。

http://www.cnblogs.com/hapjin/p/5508284.html

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