树+8道前端算法面试高频题解
读完需要9分钟，速读仅需3分钟
这是前端食堂的第 64 篇原创
美味值：?????
口味：酸菜汆白肉
树的相关名词科普
- 根节点
- 叶子节点
- 父节点
- 子节点
- 兄弟节点
- 高度
- 深度
- 层
A 是 根节点。C、D、F、G 是 叶子节点。A 是 B 和 E 的 父节点。B 和 E 是 A 的 子节点。B、E 之间是 兄弟节点。
高度、深度、层 如上图所示。
为了方便理解记忆，高度就是抬头看，深度就是低头看。
与 高度、深度 不同，层 类比盗梦空间里的楼，楼都是从 1 层开始计算，盗梦空间中的楼颠倒过来，从上往下。
开启刷题
- 前端食堂的 LeetCode 题解仓库[1]
年初立了一个 flag，上面这个仓库在 2021 年写满 100 道前端面试高频题解，目前进度已经完成了 50%。
如果你也准备刷或者正在刷 LeetCode，不妨加入前端食堂，一起并肩作战，刷个痛快。
了解了树的基础知识后，马上开启我们愉快的刷题之旅，我整理了 8 道高频的 LeetCode 链表题及题解如下。
01 二叉树的中序遍历
原题链接[2]
中序遍历：先打印当前节点的左子树，再打印当前节点，最后打印当前节点的右子树 (CBDAFEG)，如上图。
const inorderTraversal = function(root) {
const result = [];
function pushRoot(root) {
if (root !== null) {
if (root.left !== null) {
pushRoot(root.left);
}
result.push(root.val);
if (root.right !== null) {
pushRoot(root.right);
}
}
}
pushRoot(root);
return result;
};
- 时间复杂度: O(n)
- 空间复杂度: O(n)
02 二叉树的前序遍历
原题链接[3]
前序遍历：先打印当前节点，再打印当前节点的左子树，最后打印当前节点的右子树 (ABCDEFG)，如上图。
const preorderTraversal = function(root) {
const result = [];
function pushRoot(node){
if (node !== null) {
result.push(node.val);
if (node.left !== null){
pushRoot(node.left);
}
if (node.right !== null) {
pushRoot(node.right);
}
}
}
pushRoot(root);
return result;
};
- 时间复杂度: O(n)
- 空间复杂度: O(n)
03 二叉树的后序遍历
原题链接[4]
后序遍历：先打印当前节点的左子树，再打印当前节点的右子树，最后打印当前节点 (CDBFGEA)，如上图。
const postorderTraversal = function(root) {
const result = [];
function pushRoot(node) {
if (node !== null) {
if (node.left !== null) {
pushRoot(node.left);
}
if (node.right !== null) {
pushRoot(node.right);
}
result.push(node.val);
}
}
pushRoot(root);
return result;
};
- 时间复杂度: O(n)
- 空间复杂度: O(n)
04 相同的树
原题链接[5]
深度优先搜索 DFS
- 如果两个二叉树都为空，则它们相同返回 true。
- 如果两个二叉树中有一个为空，则它们不同返回 false。
- 如果两个二叉树都不为空，首先判断根节点是否相同，不同则返回 false。
- 如果两个二叉树的根节点相同，则分别递归判断其左右子树是否相同。
const isSameTree = function(p, q) {
if (p === null && q === null) return true;
if (p === null || q === null) return false;
if (p.val !== q.val) return false;
return isSameTree(p.left, q.left) && isSameTree(p.right, q.right);
};
- 时间复杂度: O(min(m, n))
- 空间复杂度: O(min(m, n))
05 对称二叉树
原题链接[6]
递归
先明确，所谓“对称”，也就是两个树的根节点相同且
- 第一个树的左子树与第二个树的右子树镜像对称。
- 第一个树的右子树与第二个树的左子树镜像对称。
const isSymmetric = function(root) {
if (root === null) return true
return isEqual(root.left, root.right) // 比较左右子树是否对称
};
const isEqual = function(left, right) {
// 递归终止条件
if (left === null && right === null) return true // 对称
if (left === null || right === null) return false // 不对称
// 比较左右子树的 root 值以及左右子树是否对称
return left.val === right.val
&& isEqual(left.left, right.right)
&& isEqual(left.right, right.left)
}
- 时间复杂度: O(n)
- 空间复杂度: O(n)
06 二叉树的层序遍历
原题链接[7]
DFS 深度优先遍历
按照树的深度将每层对应的节点添加到对应层的数组中即可。
const levelOrder = function(root) {
if (!root) return []
const res = []
dfs(root, 0, res)
return res
};
const dfs = function(root, depth, res) {
if (!root) return // 递归终止条件
if (!res[depth]) res[depth] = []
res[depth].push(root.val) // 存入每层的节点值
dfs(root.left, depth + 1, res) // drill down
dfs(root.right, depth + 1, res)
}
BFS 广度优先遍历
根据层次返回其对应的结果集合。
- 边界处理，初始化队列 queue 和存放结果的数组 res。
- 外层循环遍历层级结构，内层循环遍历每一层的子节点。
- 遍历时需要记录当前层的遍历次数 len 以及当前层的节点数组 arr。
- 取得 node 依次出队，并依次存入当前层的节点数组中。
- 若存在左右子节点，则依次入队，并更新 len。
- 遍历完后返回结果 res。
const levelOrder = function(root) {
if (!root) return []
const queue = [root]
const res = []
while (queue.length > 0) {
const arr = []
let len = queue.length
while (len) {
let node = queue.shift()
arr.push(node.val)
if (node.left) queue.push(node.left)
if (node.right) queue.push(node.right)
len--
}
res.push(arr)
}
return res
};
- 时间复杂度: O(n)
- 空间复杂度: O(n)
07 二叉树的最大深度
原题链接[8]
DFS 深度优先搜索
树的深度 = 左右子树的最大深度 + 1
const maxDepth = function(root) {
if (!root) { // 递归终止条件
return 0
} else {
const left = maxDepth(root.left)
const right = maxDepth(root.right)
return Math.max(left, right) + 1
}
};
- 时间复杂度: O(n)
- 最坏空间复杂度: O(height), height 表示二叉树的高度
BFS 广度优先搜索
层序遍历时记录树的深度。
二叉树的层序遍历可参考轻松拿下二叉树的层序遍历[9]
const maxDepth = function(root) {
let depth = 0
if (root === null) {
return depth
}
const queue = [root]
while (queue.length) {
let len = queue.length
while (len--) {
const cur = queue.shift()
cur.left && queue.push(cur.left)
cur.right && queue.push(cur.right)
}
depth++
}
return depth
};
- 时间复杂度: O(n)
- 空间复杂度: O(n)
08 翻转二叉树
原题链接[10]
Google：我们 90% 的工程师都用你写的软件（Homebrew），但你没法在白板上翻转二叉树，所以翻滚吧，蛋炒饭。
原推截图，至今仍在。Max Howell 当年吐槽之后 LeetCode 马上加入了这道题。
会了这道题，是不是我们也可以超越世界级大牛了？(狗头保命)
首先明确，所谓二叉树的翻转需要满足以下两点：
- 它的左右子树要交换位置。
- 并且左右子树内部的所有子树或是结点都要进行交换位置。
递归
- 从根节点开始，递归的对树进行遍历。
- 从叶子结点开始进行翻转。
- 左右子树都已经翻转后，交换两棵子树的位置即可完成全部的翻转。
const invertTree = function(root) {
if (root === null) return null // 递归终止条件
invertTree(root.left)
invertTree(root.right)
const temp = root.left
root.left = root.right
root.right = temp
return root
}
- 时间复杂度: O(n)
- 空间复杂度: O(n)
当然你也可以将上面的 2，3 两个步骤颠倒执行，也就是先交换两棵子树的位置，再对其内部进行翻转。
const invertTree = function(root) {
if (root === null) return null // 递归终止条件
const temp = root.left
root.left = root.right
root.right = temp
invertTree(root.left)
invertTree(root.right)
return root
}
BFS
层序遍历遍历二叉树，当根结点出列时，翻转它的左右子树。然后将其左右子节点入列，以便下一层时翻转。
二叉树的层序遍历可参考轻松拿下二叉树的层序遍历[11]
const invertTree = (root) => {
if (root == null) return null;
const queue = [root];
while (queue.length) {
const cur = queue.shift();
[cur.left, cur.right] = [cur.right, cur.left];
if (cur.left) queue.push(cur.left);
if (cur.right) queue.push(cur.right);
}
return root;
}
参考资料
[1]
前端食堂的 LeetCode 题解仓库: https://github.com/Geekhyt/javascript-leetcode
[2]
原题链接: https://leetcode-cn.com/problems/binary-tree-inorder-traversal/solution/qian-duan-shi-tang-ti-jie-chao-hao-li-ji-c254/
[3]
原题链接: https://leetcode-cn.com/problems/binary-tree-preorder-traversal/solution/qian-duan-shi-tang-ti-jie-chao-hao-li-ji-pgjc/
[4]
原题链接: https://leetcode-cn.com/problems/binary-tree-postorder-traversal/solution/qian-duan-shi-tang-ti-jie-chao-hao-li-ji-2k93/
[5]
原题链接: https://leetcode-cn.com/problems/same-tree/solution/qian-duan-shi-tang-ti-jie-chao-hao-li-ji-etrd/
[6]
原题链接: https://leetcode-cn.com/problems/symmetric-tree/solution/qian-duan-shi-tang-ti-jie-chao-hao-li-ji-66dv/
[7]
原题链接: https://leetcode-cn.com/problems/binary-tree-level-order-traversal/solution/qian-duan-shi-tang-ti-jie-chao-hao-li-ji-jj2g/
[8]
原题链接: https://leetcode-cn.com/problems/maximum-depth-of-binary-tree/solution/qian-duan-shi-tang-ti-jie-chao-hao-li-ji-im8f/
[9]
轻松拿下二叉树的层序遍历: https://leetcode-cn.com/problems/binary-tree-level-order-traversal/solution/qian-duan-shi-tang-ti-jie-chao-hao-li-ji-jj2g/
[10]
原题链接: https://leetcode-cn.com/problems/invert-binary-tree/solution/qian-duan-shi-tang-ti-jie-chao-hao-li-ji-j4jr/
[11]
轻松拿下二叉树的层序遍历: https://leetcode-cn.com/problems/binary-tree-level-order-traversal/solution/qian-duan-shi-tang-ti-jie-chao-hao-li-ji-jj2g/
公众号：前端食堂
知乎：童欧巴
掘金：童欧巴
这是一个终身学习的男人，他在坚持自己热爱的事情，欢迎你加入前端食堂，和这个男人一起开心的变胖～
“如果你觉得读了本文有收获的话可以点个在看让我看到。阅读过程中有任何问题、想法或者感触也欢迎你在下方留言，也可以在后台回复加群进入食堂的交流群。 沟通创造价值，分享带来快乐。也欢迎你分享给身边有需要的同学，利他就是最好的利己。 ”