Leetcode 1379.找出克隆二叉树中的相同节点

news2024/10/7 11:20:37

给你两棵二叉树，原始树 original 和克隆树 cloned，以及一个位于原始树 original 中的目标节点 target。

其中，克隆树 cloned 是原始树 original 的一个副本。

请找出在树 cloned 中，与 target 相同的节点，并返回对该节点的引用（在 C/C++ 等有指针的语言中返回节点指针，其他语言返回节点本身）。

注意：你不能对两棵二叉树，以及 target 节点进行更改。只能返回对克隆树 cloned 中已有的节点的引用。

示例 1:

输入: tree = [7,4,3,null,null,6,19], target = 3
输出: 3
解释: 上图画出了树 original 和 cloned。target 节点在树 original 中，用绿色标记。答案是树 cloned 中的黄颜色的节点（其他示例类似）。

示例 2:

输入: tree = [7], target =  7
输出: 7

示例 3:

输入: tree = [8,null,6,null,5,null,4,null,3,null,2,null,1], target = 4
输出: 4

提示：

树中节点的数量范围为 [1, 104] 。
同一棵树中，没有值相同的节点。
target 节点是树 original 中的一个节点，并且不会是 null 。

一、信息

1.给我两个二叉树，一个是原始树，一个是克隆树，以及目标节点target。

2.克隆树是原始树的一个副本（这句话什么意思？）

3.克隆树是原始树的一个副本。

4.请找出树中target相同的节点，并返回对该节点的引用。

七、我的答案：

为了解决这个问题，我们需要采用DFS（深度优先搜索）或BFS（广度优先搜索）在克隆树`cloned`中查找与`original`中的`target`节点值相同的节点。因为题目说明树中没有值相同的节点，我们可以通过比较节点的值来找到目标节点。我们不会更改任何树的结构，只会返回目标节点的引用。

以下是C语言、C++和Java中实现的代码：

### C语言

struct TreeNode {
    int val;
    struct TreeNode *left;
    struct TreeNode *right;
};

struct TreeNode* getTargetCopy(struct TreeNode* original, struct TreeNode* cloned, struct TreeNode* target) {
    if (!cloned) return NULL;
    if (cloned->val == target->val) return cloned;
    struct TreeNode* left = getTargetCopy(original, cloned->left, target);
    if (left) return left;
    return getTargetCopy(original, cloned->right, target);
}

### C++

struct TreeNode {
    int val;
    TreeNode *left;
    TreeNode *right;
    TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
};

class Solution {
public:
    TreeNode* getTargetCopy(TreeNode* original, TreeNode* cloned, TreeNode* target) {
        if (!cloned) return nullptr;
        if (cloned->val == target->val) return cloned;
        TreeNode* left = getTargetCopy(original, cloned->left, target);
        if (left) return left;
        return getTargetCopy(original, cloned->right, target);
    }
};

### Java

class TreeNode {
    int val;
    TreeNode left;
    TreeNode right;
    TreeNode(int x) { val = x; }
}

class Solution {
    public final TreeNode getTargetCopy(final TreeNode original, final TreeNode cloned, final TreeNode target) {
        if (cloned == null) return null;
        if (cloned.val == target.val) return cloned;
        TreeNode left = getTargetCopy(original, cloned.left, target);
        if (left != null) return left;
        return getTargetCopy(original, cloned.right, target);
    }
}

思考过程和分析过程
我们使用递归DFS来遍历二叉树的每一个节点。对于当前的节点，我们首先检查它是否是我们正在寻找的`target`，如果是，则返回当前的`cloned`节点。如果不是，我们会递归地在左子树和右子树中查找。如果在左子树中找到了目标节点，我们会立即返回，不再在右子树中查找。

此算法的时间复杂度是O(n)，其中n是二叉树中节点的数量，因为在最坏的情况下我们可能需要遍历所有节点。空间复杂度是O(h)，其中h是树的高度，即递归栈的最大深度。

进阶：如果树中允许出现值相同的节点，将如何解答？

如果树中允许出现值相同的节点，我们无法仅通过节点的值来找到目标节点。这种情况下，我们需要同时遍历原始树`original`和克隆树`cloned`，并比较`original`中的节点是否与`target`相同，如果相同，则返回`cloned`树中对应的节点。

### C语言

struct TreeNode* getTargetCopy(struct TreeNode* original, struct TreeNode* cloned, struct TreeNode* target) {
    if (!original) return NULL;
    if (original == target) return cloned;
    struct TreeNode* left = getTargetCopy(original->left, cloned->left, target);
    if (left) return left;
    return getTargetCopy(original->right, cloned->right, target);
}

### C++

class Solution {
public:
    TreeNode* getTargetCopy(TreeNode* original, TreeNode* cloned, TreeNode* target) {
        if (!original) return nullptr;
        if (original == target) return cloned;
        TreeNode* left = getTargetCopy(original->left, cloned->left, target);
        if (left) return left;
        return getTargetCopy(original->right, cloned->right, target);
    }
};

### Java

class Solution {
    public final TreeNode getTargetCopy(final TreeNode original, final TreeNode cloned, final TreeNode target) {
        if (original == null) return null;
        if (original == target) return cloned;
        TreeNode left = getTargetCopy(original.left, cloned.left, target);
        if (left != null) return left;
        return getTargetCopy(original.right, cloned.right, target);
    }
}

### 分析过程
1. **比较原始节点与目标节点**：
在遍历时，我们比较原始树`original`的当前节点是否与`target`相同。如果相同，我们返回克隆树`cloned`中相对应的节点。

2. **递归遍历**：
如果原始树的当前节点不是目标节点，我们递归地在左子树和右子树中查找。我们同步遍历原始树`original`和克隆树`cloned`。

3. **返回结果**：
如果在左子树中找到了目标节点，我们会立即返回，不再在右子树中查找。如果左子树中没有找到，我们会继续在右子树中查找。

这个解决方案的时间复杂度和空间复杂度与前一个相同，即O(n)的时间复杂度和O(h)的空间复杂度，其中n是树中的节点数量，h是树的高度。