验证二叉树
难度:
标签:
题目描述
二叉树上有 n
个节点,按从 0
到 n - 1
编号,其中节点 i
的两个子节点分别是 leftChild[i]
和 rightChild[i]
。
只有 所有 节点能够形成且 只 形成 一颗 有效的二叉树时,返回 true
;否则返回 false
。
如果节点 i
没有左子节点,那么 leftChild[i]
就等于 -1
。右子节点也符合该规则。
注意:节点没有值,本问题中仅仅使用节点编号。
示例 1:
输入:n = 4, leftChild = [1,-1,3,-1], rightChild = [2,-1,-1,-1] 输出:true
示例 2:
输入:n = 4, leftChild = [1,-1,3,-1], rightChild = [2,3,-1,-1] 输出:false
示例 3:
输入:n = 2, leftChild = [1,0], rightChild = [-1,-1] 输出:false
提示:
n == leftChild.length == rightChild.length
1 <= n <= 104
-1 <= leftChild[i], rightChild[i] <= n - 1
代码结果
运行时间: 49 ms, 内存: 17.7 MB
/* 思路:
* 1. 我们依然使用入度来判断是否存在有效的二叉树。
* 2. 使用Java Stream来简化代码。
* 3. 我们仍然会检查每个节点是否有且只有一个父节点。
*/
import java.util.stream.IntStream;
import java.util.Arrays;
public class Solution {
public boolean validateBinaryTreeNodes(int n, int[] leftChild, int[] rightChild) {
int[] inDegree = new int[n];
IntStream.range(0, n).forEach(i -> {
if (leftChild[i] != -1) inDegree[leftChild[i]]++;
if (rightChild[i] != -1) inDegree[rightChild[i]]++;
});
// 检查是否存在且仅存在一个入度为0的根节点
if (IntStream.of(inDegree).filter(i -> i == 0).count() != 1) return false;
// 检查是否有入度大于1的节点
if (IntStream.of(inDegree).anyMatch(i -> i > 1)) return false;
// 检查是否有环
boolean[] visited = new boolean[n];
return !hasCycle(0, leftChild, rightChild, visited);
}
private boolean hasCycle(int node, int[] leftChild, int[] rightChild, boolean[] visited) {
if (node == -1) return false;
if (visited[node]) return true;
visited[node] = true;
if (hasCycle(leftChild[node], leftChild, rightChild, visited) || hasCycle(rightChild[node], leftChild, rightChild, visited)) {
return true;
}
visited[node] = false;
return false;
}
}
解释
方法:
本题的解题思路是使用广度优先搜索(BFS)来遍历整棵二叉树,同时检查是否满足二叉树的性质。首先,使用一个数组 indeg 来记录每个节点的入度(即有多少个节点指向它)。根节点的入度应该为0,其他节点的入度应该为1。如果有多个节点的入度为0或者某个节点的入度大于1,则不是有效的二叉树。接着,从根节点开始,使用队列进行BFS遍历。在遍历过程中,检查是否有环(即某个节点被重复访问),以及最后是否所有节点都被访问到。如果满足这些条件,则是一棵有效的二叉树。
时间复杂度:
O(n)
空间复杂度:
O(n)
代码细节讲解
🦆
为什么在寻找根节点时,入度为0的节点只能有一个,如果存在多个入度为0的节点该怎么处理?
▷🦆
在广度优先搜索中,如果遇到一个子节点已经在seen集合中,为什么可以立即判断这不是一棵有效的二叉树?
▷🦆
代码中如何确保所有的节点都恰好只被访问一次,从而避免在有环的情况下无限循环?
▷🦆
对于leftChild和rightChild数组中的`-1`值,你是如何处理的,以确保它们不会影响入度计算和节点访问?
▷