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为力扣 LeetCode 938 二叉搜索树范围之和做好准备!

见解分享

二叉搜索树范围和:深入剖析 LeetCode-938

概述

准备踏入 LeetCode 938 题的求和之旅吧!这道题考察了我们解决范围求和问题的思路。让我们深入挖掘,探索多种策略,揭开二叉搜索树中特定值域的秘密。

二叉搜索树(BST)

在二叉搜索树(BST)中,每个节点的值都比其左子树中的所有节点大,比其右子树中的所有节点小。这种独特的结构赋予了 BST 一种固有的有序性,使我们能够有效地查找和检索数据。

范围和

现在,我们的任务是确定二叉搜索树中特定值域 [L, R] 的所有节点的和。这意味着我们将遍历 BST,寻找符合条件的节点,并累加它们的权重。

解决之道:递归

一种经典的方法是使用递归。我们可以从 BST 的根节点开始,根据以下规则遍历:

  • 如果当前节点的值在 [L, R] 范围内,则将其添加到结果中。
  • 如果当前节点的值小于 L,则仅递归遍历右子树。
  • 如果当前节点的值大于 R,则仅递归遍历左子树。

Python 代码示例:

def range_sum_bst(root, L, R):
    if not root:
        return 0
    if L <= root.val <= R:
        return root.val + range_sum_bst(root.left, L, R) + range_sum_bst(root.right, L, R)
    elif root.val < L:
        return range_sum_bst(root.right, L, R)
    else:
        return range_sum_bst(root.left, L, R)

解决之道:迭代

另一种选择是迭代遍历。我们可以使用一个栈来存储要访问的节点,并根据以下规则进行:

  • 将 BST 的根节点压入栈中。
  • 循环执行以下步骤,直到栈为空:
    • 弹出栈顶节点。
    • 如果该节点的值在 [L, R] 范围内,则将其添加到结果中。
    • 如果该节点有左子树且其值大于 L,则将左子树压入栈中。
    • 如果该节点有右子树且其值小于 R,则将右子树压入栈中。

Python 代码示例:

def range_sum_bst(root, L, R):
    stack = [root]
    result = 0
    while stack:
        node = stack.pop()
        if L <= node.val <= R:
            result += node.val
        if node.left and node.val > L:
            stack.append(node.left)
        if node.right and node.val < R:
            stack.append(node.right)
    return result

时间和空间复杂度

递归和迭代方法的时间复杂度均为 O(n),其中 n 是 BST 中的节点数。空间复杂度也是 O(n),因为它们都使用栈来存储节点。

常见问题解答

  1. 为什么 BST 具有固有的有序性?

    • BST 的每个节点的值与其左子树和右子树中的所有节点的值进行比较,从而建立了有序关系。
  2. 递归和迭代方法有什么区别?

    • 递归是基于分治法的,它将问题分解成较小的子问题。迭代使用循环来重复执行步骤,直到达到目标。
  3. 哪种方法更有效率?

    • 两种方法在时间和空间复杂度上都是相似的。选择最适合特定情况的方法通常取决于实现的便捷性和代码可读性。
  4. 如何处理 BST 中可能存在的重复值?

    • 范围和计算不考虑重复值。无论某个值在 BST 中出现多少次,它都只会被计算一次。
  5. 有哪些高级算法可以解决此问题?

    • 可以在某些情况下优化二分搜索或后序遍历算法,以提高特定 BST 结构的效率。

结论

掌握范围求和算法对于解决各种 LeetCode 问题至关重要。通过了解递归和迭代方法,我们可以根据特定BST的特点,选择最合适的方法来有效地计算特定值域内的节点和。通过练习和理解,我们将掌握二叉搜索树这一强大的数据结构的奥秘。