java二叉樹面試題詳解
二叉樹的深度
題目:輸入一顆二叉樹的根節(jié)點,求該樹的的深度。輸入一顆二叉樹的根節(jié)點,求該樹的深度。從根節(jié)點到葉節(jié)點依次經(jīng)過的節(jié)點(含根、葉節(jié)點)形成的一條路徑,最長路徑的長度為樹的深度。
如果一棵樹只有一個節(jié)點,那么它的深度是1.如果根節(jié)點只有左子樹,那深度是其左子樹的深度+1,同樣的只有右子樹的話,深度是其右子樹深度+1,如果既有左子樹又有右子樹,取兩個子樹的深度最大值+1即可。用遞歸很容易實現(xiàn)。
#include<bits/stdc++.h> using namespace std; struct node {//樹節(jié)點定義 int val; node* left;//左子節(jié)點 node* right;//右子節(jié)點 node(int v, node* l=nullptr, node* r=nullptr) { val = v; left = l; right = r; } }; int getDepth(node* root) {//獲取樹深度 if (root == nullptr) return 0; //為空返回0 int l = getDepth(root->left);//左子樹深度 int r = getDepth(root->right);//右子樹深度 return max(l, r) + 1;//取最大的+1 } int main() { node* root = new node(1);//構(gòu)建一顆二叉樹 node* l1 = root->left = new node(2); node* r1 = root->right = new node(3); l1->left = new node(4); l1->right = new node(5); r1->left = new node(6); r1->right = new node(7); printf("%d", getDepth(root)); return 0; } //運行結(jié)果:3
運行結(jié)果:
3
二叉搜索樹的第k大節(jié)點
題目:給定一顆二叉搜索樹,找出其中第k大節(jié)點。注意二叉搜索樹中,左節(jié)點比根節(jié)點小,右節(jié)點比根節(jié)點大。
對于二叉搜索樹來說,它的中序遍歷就是從小到大遞增的序列,因此只需要對二叉搜索樹中序遍歷,就能很容易找到它的第k大節(jié)點。
#include<bits/stdc++.h> using namespace std; struct node {//樹節(jié)點定義 int val; node* left;//左子節(jié)點 node* right;//右子節(jié)點 node(int v, node* l=nullptr, node* r=nullptr) { val = v; left = l; right = r; } }; node* Kth(node* root, int &k) { node* ans = nullptr; if (root->left != nullptr) ans = Kth(root->left, k); if (ans == nullptr) { if (k == 1) ans = root; k--; } if (root->right != nullptr && ans == nullptr) ans = Kth(root->right, k); return ans; } node* check(node* root, int k) {//遞歸前先判斷極端條件 if (k <= 0 || root == nullptr) return nullptr; return Kth(root, k); } int main() { node* root = new node(4);//構(gòu)建一顆二叉搜索樹 node* l1 = root->left = new node(2); node* r1 = root->right = new node(6); l1->left = new node(1); l1->right = new node(3); r1->left = new node(5); r1->right = new node(7); node* test = check(root, 1); printf("第一個節(jié)點:%d\n", test == nullptr ? -1 : test->val); test = check(root, 5); printf("第五個節(jié)點:%d\n", test == nullptr ? -1 : test->val); return 0; }
運行結(jié)果:
第一個節(jié)點:1 第五個節(jié)點:5
從上到下打印二叉樹
題目:不分行從上到下打印二叉樹。從上到下打印二叉樹的那個節(jié)點,同一層的節(jié)點按照從左到右的順序打印。
不同于熟悉的前中后序遍歷或按層遍歷。每次打印一個節(jié)點的時候,如果該節(jié)點有子節(jié)點,則把該子節(jié)點放到一個隊列的隊尾。接下來到隊列的頭部取出最早進入隊列的幾點,重復(fù)前面的打印操作,直到隊列中所有節(jié)點都被打印出來。即就是一個bfs。
#include<bits/stdc++.h> using namespace std; struct node {//樹節(jié)點定義 int val; node* left;//左子節(jié)點 node* right;//右子節(jié)點 node(int v, node* l=nullptr, node* r=nullptr) { val = v; left = l; right = r; } }; void PrintFromTopToBottom(node* root) {//從上到下打印 if (root == nullptr)return; queue<node*>q; q.push(root); while (!q.empty()) { node* cur = q.front(); q.pop(); printf("%d ", cur->val); if (cur->left != nullptr)//從左到右 q.push(cur->left); if (cur->right != nullptr) q.push(cur->right); } printf("\n"); } int main() { node* root = new node(1);//構(gòu)建一顆二叉樹 node* l1 = root->left = new node(2); node* r1 = root->right = new node(3); l1->left = new node(4); l1->right = new node(5); r1->left = new node(6); r1->right = new node(7); PrintFromTopToBottom(root);//調(diào)用 return 0; }
運行結(jié)果:
1 2 3 4 5 6 7
二叉樹的鏡像
題目:輸入一顆二叉樹,輸出它的鏡像。
通過畫圖分析,兩棵樹根節(jié)點相同,但左右子節(jié)點交換了位置,現(xiàn)在交換左右子節(jié)點,然后發(fā)現(xiàn)這兩個節(jié)點的左右子節(jié)點位置還是不同,如此遞歸下去一直交換即可。
#include<bits/stdc++.h> using namespace std; struct node {//樹節(jié)點定義 int val; node* left;//左子節(jié)點 node* right;//右子節(jié)點 node(int v, node* l=nullptr, node* r=nullptr) { val = v; left = l; right = r; } }; void PrintFromTopToBottom(node* root) {//從上到下打印 if (root == nullptr)return; queue<node*>q; q.push(root); while (!q.empty()) { node* cur = q.front(); q.pop(); printf("%d ", cur->val); if (cur->left != nullptr)//從左到右 q.push(cur->left); if (cur->right != nullptr) q.push(cur->right); } printf("\n"); } void Mirror(node* root) {//鏡像二叉樹 if (root == nullptr) return; if (root->left == nullptr && root->right == nullptr) return; swap(root->left, root->right);//交換左右子節(jié)點 Mirror(root->left);//遞歸下去 Mirror(root->right); } int main() { node* root = new node(1);//構(gòu)建一顆二叉樹 node* l1 = root->left = new node(2); node* r1 = root->right = new node(3); l1->left = new node(4); l1->right = new node(5); r1->left = new node(6); r1->right = new node(7); PrintFromTopToBottom(root); Mirror(root); PrintFromTopToBottom(root); return 0; }
運行結(jié)果:
1 2 3 4 5 6 7 1 3 2 7 6 5 4
對稱的二叉樹
題目:實現(xiàn)一個函數(shù),用來判斷一顆二叉樹是不是對稱的。如果一顆二叉樹和它的鏡像一樣,那么它就是對稱的。
在三種遍歷方法中(前序、中序和后序)都是先遍歷左節(jié)點在遍歷右節(jié)點,如果我們先遍歷右節(jié)點再遍歷左節(jié)點,然后再和前序的先左后右比較,就可以判斷是否對稱了。
比如第一棵樹前序先左后右:{1,2,3,2,4,3},前序先右后左:{1,2,3,4,2,4,3},兩序列一樣,即可判為對稱。
如第二棵樹前序先左后右:{1,2,3,4,2,4,5},前序先右后左:{1,2,5,4,2,4,3},兩序列不同,即不對稱。
但注意第三棵樹情況,兩者都是{1,2,2,2}但明顯是不對成的,故需要加上空指針來判斷。前序先左后右:{1,2,2,null,null,2,null,null},前序先右后左:{1,2,null,null,2,null,2},然后判斷為不對稱。
#include<bits/stdc++.h> using namespace std; struct node {//樹節(jié)點定義 int val; node* left;//左子節(jié)點 node* right;//右子節(jié)點 node(int v, node* l=nullptr, node* r=nullptr) { val = v; left = l; right = r; } }; bool isSymmetrical(node* r1, node* r2) {//即兩棵樹是否互為鏡像 if (r1 == nullptr && r2 == nullptr) return true; if (r1 == nullptr || r2 == nullptr) return false; if (r1->val != r2->val) return false; return isSymmetrical(r1->left, r2->right) && isSymmetrical(r1->right, r2->left); } bool isSymmetrical(node* root) {//判斷一棵樹是否對稱 return isSymmetrical(root, root); } int main() { node* root = new node(1);//構(gòu)建一顆對稱二叉樹 node* l1 = root->left = new node(2); node* r1 = root->right = new node(2); l1->left = new node(3); l1->right = new node(4); r1->left = new node(4); r1->right = new node(3); if (isSymmetrical(root)) printf("對稱"); else printf("不對稱"); return 0; }
運行結(jié)果:
對稱
樹的子結(jié)構(gòu)
題目:輸入兩顆二叉A和B,判斷B是不是A的子結(jié)構(gòu)。
我們可以分成兩步,首先找到根節(jié)點值一樣的節(jié)點,然后判斷以該節(jié)點為根節(jié)點的子樹是否包含一樣的結(jié)構(gòu)。其實主要還是考察樹的遍歷,用遞歸即可完成。
#include<bits/stdc++.h> using namespace std; struct node {//樹節(jié)點定義 int val; node* left;//左子節(jié)點 node* right;//右子節(jié)點 node(int v, node* l=nullptr, node* r=nullptr) { val = v; left = l; right = r; } }; bool check(node* r1, node* r2) { if (r2 == nullptr) return true; //注意空指針 if (r1 == nullptr) return false; if (r1->val != r2->val) return false; return check(r1->left, r2->left) && check(r1->right, r2->right); } bool HasSubtree(node* r1, node* r2) { bool ans = false; if (r1 != nullptr && r2 != nullptr) { if (r1->val == r2->val) //找到值相同的節(jié)點 ans = check(r1, r2);//然后判斷是否包含一樣結(jié)構(gòu) if (ans == false) //剪枝,是子結(jié)構(gòu)就不必再繼續(xù)找了 ans = HasSubtree(r1->left, r2); if (ans == false) ans = HasSubtree(r1->right, r2); } return ans; } int main() { node* root = new node(1);//構(gòu)建一顆二叉樹 node* l1 = root->left = new node(2); node* r1 = root->right = new node(1); l1->left = new node(4); l1->right = new node(3); r1->left = new node(2); r1->right = new node(3); node* part = new node(1);//構(gòu)建子樹 part->left = new node(2); part->right = new node(3); if (HasSubtree(root, part)) printf("是子樹"); else printf("不是子樹"); return 0; }
運行結(jié)果:
是子樹
重建二叉樹
題目:輸入某二叉樹的前序遍歷和中序遍歷結(jié)果,請重建該二叉樹,假設(shè)輸入的前序遍歷和中序遍歷的結(jié)果中不含重復(fù)的數(shù)字。
在前序遍歷中,第一個數(shù)字總是樹的根節(jié)點的值,而在中序遍歷中,根節(jié)點的值在序列中間,左子樹節(jié)點的值位于根節(jié)點值得左邊,右子樹節(jié)點的值位于根節(jié)點值得右邊,因此需要掃描中序遍歷序列,才能找到根節(jié)點得值。
分別找到左、右子樹的前序和中序遍歷序列后,我們可以用同樣的方法分別構(gòu)建左右子樹,即可以用遞歸完成。
#include<bits/stdc++.h> using namespace std; struct node {//樹節(jié)點定義 int val; node* left;//左子節(jié)點 node* right;//右子節(jié)點 node(int v, node* l=nullptr, node* r=nullptr) { val = v; left = l; right = r; } }; //四個參數(shù):前序開始位置、前序結(jié)束位置、中序開始位置、中序結(jié)束位置 node* Construct(int* startPre,int* endPre,int* startIn,int* endIn) {//根據(jù)前中序建樹 int rootVal = startPre[0];//根節(jié)點是前序遍歷第一個 node* root = new node(rootVal); if (startPre == endPre) { //遞歸出口:只一個節(jié)點 if (startIn == endIn && *startPre == *startIn) return root; //else throw exception();//若輸入不確保正確則拋出異常 } int* rootIn = startIn; //在中序遍歷中找到根節(jié)點的值 while (rootIn <= endIn && *rootIn != rootVal) rootIn++; //if (rootIn == endIn && *rootIn != rootVal) // throw exception();//找不到拋異常 int leftLen = rootIn - startIn;//左子樹長度 int* leftPreEnd = startPre + leftLen; if (leftLen > 0) { //構(gòu)建左子樹 root->left = Construct(startPre + 1, leftPreEnd, startIn, rootIn - 1); } if (leftLen < endPre - startPre) {//構(gòu)建右子樹 root->right = Construct(leftPreEnd + 1, endPre, rootIn + 1, endIn); } return root; } void post(node* root) {//后序遍歷打印 if (root == nullptr)return; post(root->left); post(root->right); printf("%d ", root->val); } int main() { int pre[10] = { 1,2,4,3,5,7,6,8 }; int in[10] = { 2,4,1,7,5,3,6,8 }; node* p = Construct(pre, pre + 7, in, in + 7); post(p);//打印后序檢查 return 0; }
運行結(jié)果:
4 2 7 5 8 6 3 1
二叉樹的下一個節(jié)點
題目:給定一顆二叉樹和其中一個節(jié)點,如何找出中序遍歷序列的下一個節(jié)點?樹中的節(jié)點除了有兩個分別指向左右節(jié)點的指針,還有一個指向父節(jié)點的指針。
其實是考察對中序遍歷的理解。首先向下考慮,中序遍歷中它的下一個節(jié)點不可能在左子樹中考慮,所以如果一個節(jié)點有右子樹,那么它的下一個節(jié)點就是它右子樹中的最左節(jié)點。
其次向上考慮(即無右子樹),如果節(jié)點是它父節(jié)點的左子節(jié)點,那么它的下一個節(jié)點就是它的父節(jié)點。如果節(jié)點是它父節(jié)點的右子節(jié)點,這時就需要沿著指向父節(jié)點的指針一直向上遍歷,直到找到一個是它父節(jié)點的左子節(jié)點的節(jié)點。如果存在則這個節(jié)點的父節(jié)點是答案,否則他就是最后一個節(jié)點,無下一個節(jié)點。
同樣的前序、后序的下一個節(jié)點同理,舉一反三。
#include<bits/stdc++.h> using namespace std; struct node {//樹節(jié)點定義 int val; node* left;//左子節(jié)點 node* right;//右子節(jié)點 node* parent;//父節(jié)點 node(int v,node*p=nullptr) { val = v; left = nullptr; right = nullptr; parent = p; } }; node* getnext(node* p) { if (p == nullptr) return nullptr; node* next = nullptr; if (p->right != nullptr) {//有右子樹 node* r = p->right;//找最左 while (r->left != nullptr) r = r->left; next = r; } else if(p->parent!=nullptr){//無右子樹且有父節(jié)點 node* cur = p; node* par = p->parent; while (par != nullptr && cur == par->right) { cur = par; //向上找到一個節(jié)點是它父節(jié)點的左節(jié)點 par = par->parent; } next = par; } return next; } int main() { node* root = new node(1);//建樹 node* p2 = new node(2,root); node* p4 = new node(4, p2); p2->right = p4; node* p7 = new node(7, p4); node* p8 = new node(8, p4); p4->left = p7, p4->right = p8; node* p3 = new node(3, root); root->left = p2, root->right = p3; node* p5 = new node(5, p3); node* p6 = new node(6, p3); p3->left = p5, p3->right = p6; node* test = getnext(p4); printf("節(jié)點4的下一個節(jié)點:%d\n", test == nullptr ? -1 : test->val); test = getnext(p5); printf("節(jié)點5的下一個節(jié)點:%d\n", test == nullptr ? -1 : test->val); test = getnext(p8); printf("節(jié)點8的下一個節(jié)點:%d\n", test == nullptr ? -1 : test->val); test = getnext(p6); printf("節(jié)點6的下一個節(jié)點:%d\n", test == nullptr ? -1 : test->val); return 0; }
運行結(jié)果如下:
節(jié)點4的下一個節(jié)點:8 節(jié)點5的下一個節(jié)點:3 節(jié)點8的下一個節(jié)點:1 節(jié)點6的下一個節(jié)點:-1
二叉搜索樹的后序遍歷路徑
題目:輸入一個整數(shù)數(shù)組,判斷該數(shù)組是不是某二叉搜索樹的后序遍歷結(jié)果。假設(shè)輸入的數(shù)組任意兩個數(shù)字不相同。
在后序遍歷中,最后一個節(jié)點是根節(jié)點,而且因為是二叉搜索樹,左子樹比它小,右子樹比它大,所以又可以劃分出左右子樹兩部分,然后在劃分出來的子樹中,同樣是最后一個是根節(jié)點,遞歸處理即可。
其實通過二叉搜索樹隱含條件來判斷,相當于給一個二叉樹的后序和中序求是否能建樹,同前面重建二叉樹那題,換湯不換藥。
#include<bits/stdc++.h> using namespace std; struct node {//樹節(jié)點定義 int val; node* left;//左子節(jié)點 node* right;//右子節(jié)點 node(int v, node* l = nullptr, node* r = nullptr) { val = v; left = l; right = r; } }; bool verify(int s[], int len) { if (len <= 0 || s == nullptr) return false; int root = s[len - 1];//根節(jié)點 int i = 0; while (i < len - 1) {//找左子樹中小于根節(jié)點的值 if (s[i] > root) break; i++; } int j = i; while (j < len - 1) { if (s[j++] < root) return false; } bool l = true, r = true; if (i > 0)//驗證左子樹 l = verify(s, i); if (i < len - 1)//驗證右子樹 r = verify(s + i, len - i - 1); return (l && r); } int main() { int a[10] = { 1,3,2,5,7,6,4 }; printf("數(shù)組a%s二叉搜索樹的后序序列\(zhòng)n", verify(a,7) ? "是" : "不是"); int b[10] = { 3,4,1,2 }; printf("數(shù)組b%s二叉搜索樹的后序序列\(zhòng)n", verify(b, 4) ? "是" : "不是"); return 0; }
運行結(jié)果如下:
數(shù)組a是二叉搜索樹的后序序列數(shù)組b不是二叉搜索樹的后序序列
二叉樹中和為某一值的路徑
題目:輸入一顆二叉樹和一個整數(shù),打印出二叉樹中節(jié)點值的和為輸入整數(shù)的所有路徑。從樹的根節(jié)點開始往下一直到葉節(jié)點所經(jīng)過的節(jié)點形成一條路徑。
首先由于路徑的定義是從根節(jié)點到葉節(jié)點,而只有前序遍歷中是先訪問根節(jié)點的。當前序遍歷訪問到某一節(jié)點時,我們把該節(jié)點添加到路徑上,并累加該節(jié)點的值。如果節(jié)點是葉節(jié)點,此時判斷累加值是否符合輸入整數(shù),符合則打印出路徑。當訪問結(jié)束后,要在路徑上刪除該節(jié)點,并減去該節(jié)點的值。即一個簡單的dfs。
#include<bits/stdc++.h> using namespace std; struct node {//樹節(jié)點定義 int val; node* left;//左子節(jié)點 node* right;//右子節(jié)點 node(int v, node* l = nullptr, node* r = nullptr) { val = v; left = l; right = r; } }; void dfs(node* root, vector<int>path,int sum,int cur) { if (root == nullptr) return; cur += root->val; path.push_back(root->val); if (cur == sum && root->left == nullptr && root->right == nullptr) { //值相同且是葉節(jié)點 for (int i = 0; i < path.size(); i++) printf("%d ", path[i]); printf("\n"); } dfs(root->left, path, sum, cur); dfs(root->right, path, sum, cur); path.pop_back();//回溯 } int main() { node* root = new node(10); node* l = root->left = new node(3); root->right = new node(5); l->left = new node(-2); l->right = new node(2); vector<int>v; dfs(root, v, 15, 0); return 0; }
運行結(jié)果如下:
10 3 2 10 5
二叉搜索樹與雙向鏈表
題目:輸入一顆二叉搜索樹,將該二叉樹轉(zhuǎn)換成一個排序的雙向鏈表。要求不能創(chuàng)建任何新的節(jié)點,只能調(diào)整書中節(jié)點指針的指向。
二叉搜索樹的左節(jié)點小于父節(jié)點,右節(jié)點大于父節(jié)點,所以可以將原先指向左子節(jié)點的指針調(diào)整為列表中指向前一個節(jié)點的指針,原先指向右節(jié)點的指針調(diào)整為指向后一個節(jié)點的指針。
由于轉(zhuǎn)換后的鏈表是排好序的,所以我們可以中序遍歷樹的節(jié)點,當遍歷到根節(jié)點是,可以把樹拆成三部分,4號節(jié)點、根節(jié)點為2的左子樹、根節(jié)點為6的右子樹。同時根據(jù)定義,將它與左子樹最大節(jié)點鏈接起來,與右子樹最小節(jié)點鏈接起來。而此時的左子樹儼然就是一個排序的鏈表,接著去遍歷右子樹即可,可不還是遞歸嗎。
#include<bits/stdc++.h> using namespace std; struct node {//樹節(jié)點定義 int val; node* left;//左子節(jié)點 node* right;//右子節(jié)點 node(int v, node* l = nullptr, node* r = nullptr) { val = v; left = l; right = r; } }; void dfs(node* p, node** t) { if (p == nullptr) return; node* cur = p;//備份 if (cur->left != nullptr)//中序 dfs(cur->left, t); cur->left = *t;//根節(jié)點左指針指向左子樹最后一個節(jié)點 if (*t != nullptr) (*t)->right = cur;//左子樹最后一個節(jié)點右指針指向根節(jié)點 *t = cur;//更新最后一個節(jié)點 if (cur->right != nullptr) dfs(cur->right, t); } node* toList(node* root) { node* tail = nullptr;//指向雙向鏈表尾節(jié)點 dfs(root, &tail); node* head = tail; //頭節(jié)點 while (head != nullptr && head->left != nullptr) head = head->left; //left指向前一個 return head; } int main() { node* root = new node(4);//構(gòu)建一顆二叉搜索樹 node* l = root->left = new node(2); l->left = new node(1); l->right = new node(3); node* r = root->right = new node(6); r->left = new node(5); r->right = new node(7); node* list = toList(root); while (list->right != nullptr) { printf("%d ", list->val); list = list->right; } printf("%d\n",list->val); while (list != nullptr) { printf("%d ", list->val); list = list->left; } return 0;
運行結(jié)果:
1 2 3 4 5 6 7 7 6 5 4 3 2 1
總結(jié)
本篇文章就到這里了,希望能給你帶來幫助,也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!
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