平衡樹相關知識及如何判斷一棵樹是否平衡

文章目錄

  • 概念
  • 代碼實現判斷一棵二叉樹是否為平衡樹


概念

平衡樹(Balance Tree,BT) 指的是,任意節點的子樹的高度差都小于等于1。

常見的符合平衡樹的有:

  • B樹(多路平衡搜索樹)
  • AVL樹(二叉平衡搜索樹)
  • 紅黑樹 (自平衡二叉查找樹),AVL樹的特化

代碼實現判斷一棵二叉樹是否為平衡樹

從上到下判斷(DFS先序遍歷)

depth 函數計算當前節點cur的深度:

  • 返回值: 通過后序遍歷的方式實現深度計算。
  • 終止條件: 空節點深度為0。

isBalanced 函數實現判斷:

  • 返回值: 先判斷 當前子樹 是不是平衡樹,再判斷 左右子樹 是不是平衡樹(先序遍歷遞歸(根左右))。
  • 終止條件: 空節點當然是平衡樹。
/*** 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 {int depth(TreeNode* cur){ // 計算cur深度if(!cur) return 0;return max(depth(cur->right), depth(cur->left)) + 1;}
public:bool isBalanced(TreeNode* root) {if(root == nullptr) return true;return abs(depth(root->left) - depth(root->right)) <=1 && isBalanced(root->left) && isBalanced(root->right);}
};

從下到上判斷(DFS后序遍歷)

fun 函數實現后序遍歷+剪枝:

  • 返回值:
  1. cur 的左 / 右子樹的深度差 ≤1 時:表明 當前子樹仍為平衡樹,返回當前子樹的深度,即 左 / 右子樹的深度最大值 +1( max(left, right) + 1 ), ;
  2. 左 / 右子樹的深度差 >1 時 :則返回 -1 (也可以是其他負值,主要用來標明 此子樹不是平衡樹 ,方便后續剪枝 )。
  • 終止條件:
  1. 當 cur 為空:說明越過葉節點,因此返回高度 0 ;
  2. 當左(右)子樹深度為 ?1 :代表此樹的 左(右)子樹 不是平衡樹,可行性剪枝,直接返回 ?1

isBalanced 函數實現判斷:

  • 返回值:fun(root) != -1 ,則說明此樹平衡,返回 true ; 否則返回 false
class Solution { // 后序遍歷+剪枝int fun(TreeNode* cur){if(!cur) return 0;int left = fun(cur->left);if(left==-1) return -1; // 剪枝int right = fun(cur->right);if(right==-1) return -1; // 剪枝return abs(left-right) < 2 ? max(left, right) + 1 : -1;}
public:bool isBalanced(TreeNode* root) {if(root == nullptr) return true;;return fun(root)!=-1;}
};

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