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确定二叉树是否对称的思维过程
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Stack Overflow用户
提问于 2017-10-13 05:05:49
回答 2查看 139关注 0票数 1

以下是问题描述:

给定一棵二叉树,检查它是否是自身的一面镜子(即,它的中心是对称的)。

例如,这个二叉树1,2,2,3,4,4,3,3是对称的:

代码语言:javascript
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    1
   / \
  2   2
 / \ / \
3  4 4  3

但以下1,2,2,null,3,null,3不是:

代码语言:javascript
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    1
   / \
  2   2
   \   \
   3    3

资料来源:确定树是否是对称的

我花了很多时间来解决这个问题,我想出的解决方案是执行一个级别顺序遍历,并检查每个级别中的值是否是一个回文。这个实现通过了leetcode的测试。然而,当我读到这篇社论时,我看到了一个极短的递归程序,我一直很难理解它。

代码语言:javascript
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public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
    return isMirror(root, root); }

public boolean isMirror(TreeNode t1, TreeNode t2) {
    if (t1 == null && t2 == null) return true;
    if (t1 == null || t2 == null) return false;
    return (t1.val == t2.val)
        && isMirror(t1.right, t2.left)
        && isMirror(t1.left, t2.right);}
  1. 如何证明上述递归版本的正确性?(我想这是有诱惑力的?)
  2. 有人能勾勒出这样一个解决方案的思维过程吗?您是通过实际可视化调用堆栈来验证解决方案,还是有一个很好的高层思维框架来解释这些问题?

我理解树本身是一个递归的数据结构,即由遵循相同结构的左右子树组成,但由于某种原因,当我试图验证这个解决方案的有效性时,我试图可视化递归调用,最终我的思想陷入了纠缠。这家伙在解释随着递归进行时调用堆栈是如何展开的做了很好的工作,但是我只是想改进我的思维过程,以解决这种“简单”的递归问题,因此我在这里发布。

(FWIW,我熟悉递归/DFS/回溯以及调用流是如何的,但我仍然被困在上面问题的高级递归思想的验证中)

谢谢你帮忙。

EN

回答 2

Stack Overflow用户

发布于 2017-10-13 05:48:14

这是一个可以用光滑递归算法实现的解决方案之一。其思想是首先维护两个指向根的引用,然后将一个子树向左移动,另一个子树向相反的方向移动,然后将两个子树的遍历方向反向,然后指向任一子树上的对称节点(如果存在的话)。

在这里,t1t2引用左和右子树。

代码语言:javascript
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 if (t1 == null || t2 == null) return false;

这个步骤是检查是否同时存在一个右子树和一个左子树,因为如果我们没有一个子树,那么它就不能是对称的,所以我们返回false

代码语言:javascript
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 if (t1 == null && t2 == null) return true;

这说明了叶节点,在这些节点中,可以使用null作为左、右子树。因此,我们返回真实;

代码语言:javascript
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return (t1.val == t2.val)
        && isMirror(t1.right, t2.left)
        && isMirror(t1.left, t2.right);}

可以重写为

代码语言:javascript
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 if(t1.val != t2.val) return false;
 auto left =  isMirror(t1.right, t2.left)
 auto right = isMirror(t1.left, t2.right);
 return left && right 

现在我们知道这两个子树都是有效的(即null),然后检查它们的值,以检查它们是否相同。如果不一样,我们可以返回假,因为没有必要再看下去。

之所以可以进行比较,是因为我们知道它必须是一个完整的二叉树才能是对称的,所以我们可以将左子树(T1)移到左边的子树(T2)到右边,从而移动右侧子树上的对称节点。

代码语言:javascript
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                        1 (t1, t2)
                      /  \
                     2    2
                    / \  / \
                   4  5  5  4

isMirror(t1.right, t2.left)

代码语言:javascript
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                        1 
                      /  \
                (t2) 2    2(t1)
                    / \  / \
                   4  5  5  4

在递归调用isMirror(t1.right, t2.left)之后

代码语言:javascript
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                        1 
                      /  \
                     2    2
                    / \  / \
              (t2) 4  5  5  4(t1)

现在,这反过来将调用它的子节点,结果返回true,因为它们都是null。然后检查t1t2的值,并返回truefalse。然后叫isMirror(t1.left, t2.right)到这里。

代码语言:javascript
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                       1 
                     /   \
                    2     2
                   / \    / \
                  4  5   5  4
                    (t2)(t1)

它现在执行与上述步骤相同的操作,并展开调用堆栈。

因此,在堆栈帧中,有left表示t1的左子树是否对称于t2的右子树,right表示相反的子树。

因为在递归检查它的子树之前,我们已经检查了t1.val等于t2.val,所以我们知道根是相等的,如果它是相等的,那么返回return left && rightt1的子树是对称的,它是t2的子树。

如果这有点复杂,你可以在帕帕雷上找到它,并检查它可能会使事情变得更清楚。

希望这能有所帮助。

票数 0
EN

Stack Overflow用户

发布于 2017-10-13 05:49:23

如何证明上述递归版本的正确性?(我想这是有诱惑力的?)

是的,你可以通过归纳来证明这一点。

有人能勾勒出这样一个解决方案的思维过程吗?您是通过实际可视化调用堆栈来验证解决方案,还是有一个很好的高层思维框架来解释这些问题?

我用两种方式解决了这个问题--顺序遍历和递归。通过看到这个问题,我的第一个想法是使用级别顺序遍历。而且,在第一次尝试中考虑次优解(有额外的空间)是没有什么害处的。然后我想出了递归方法。

我觉得这都是练习的问题。您解决的递归问题越多,就越开始在头上思考/可视化相应的递归树。在开始时,我挣扎于它,并使用调试器的帮助来查看函数堆栈在每个调用中的内容。但是调试很耗时,在白板编码中找不到调试的范围。现在,在我的水平上,我可以找出简单的/中的递归问题,在头脑中看到它,通过在钢笔和纸/白板中模拟硬的问题。

这些东西将随着经验和更多的实践而改善。在某些数据结构问题上的经验--看到并解决很多二叉树(指针表示)/BST问题的人,在这里比处理递归的人更有可能表现出色,但没有解决那么多二叉树问题。

希望这能有所帮助!

票数 0
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页面原文内容由Stack Overflow提供。腾讯云小微IT领域专用引擎提供翻译支持
原文链接:

https://stackoverflow.com/questions/46722865

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