(树) 剑指 Offer 28. 对称的二叉树 —

(树) 剑指 Offer 28. 对称的二叉树 ——【Leetcode每日一题】

news2024/11/19 7:22:03

❓ 剑指 Offer 28. 对称的二叉树

难度：简单

请实现一个函数，用来判断一棵二叉树是不是对称的。如果一棵二叉树和它的镜像一样，那么它是对称的。

例如，二叉树 [1,2,2,3,4,4,3] 是对称的。

但是下面这个 [1,2,2,null,3,null,3] 则不是镜像对称的:

示例 1：

输入：root = [1,2,2,3,4,4,3]
输出：true

示例 2：

输入：root = [1,2,2,null,3,null,3]
输出：false

限制：

0 <= 节点个数 <= 1000

注意：本题与 101. 对称二叉树相同。

💡思路：

法一：递归

如果一个树的左子树与右子树镜像对称，那么这个树是对称的：

每次检查当前 root1 和 root2 节点的值是否相等;
如果相等再判断左右子树是否对称:
- root1 的 左子树 对应 root2 的 右子树 ；
- root1 的 右子树 对应 root2 的 左子树 ；
- 同时成立时返回 true。

法二：迭代

方法一 中我们用递归的方法实现了对称性的判断，那么如何用迭代的方法实现呢？

要引入一个队列 q，这是把递归程序改写成迭代程序的常用方法。

如果 root 不为空，将左右子树根节点分别加入队列：

只要队列不为空，每次从队列中提取两个结点并比较它们的值（队列中每两个连续的结点应该是相等的，而且它们的子树互为镜像）；
然后将两个结点的左右子树按相反的顺序插入队列中；
- 插入 temp1 的左子树后，紧接着插入 temp2 的右子树的根节点；
- 然后再插入 temp1 的右子树后，紧接着插入 temp2 的左子树的根节点；
当队列为空时，或者我们检测到树不对称（即从队列中取出两个不相等的连续结点）时，该算法结束。

🍁代码：(C++、Java)

法一：递归
C++

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
private:
    bool isSymTree(TreeNode* root1, TreeNode* root2){
        if(root1 == nullptr && root2 == nullptr) return true;
        if(root1 == nullptr || root2 == nullptr || (root1->val != root2->val)) return false;
        return isSymTree(root1->left, root2->right) && isSymTree(root1->right, root2->left);
    }
public:
    bool isSymmetric(TreeNode* root) {
        if(root == nullptr) return true;
        return isSymTree(root->left, root->right);
    }
};

Java

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    private boolean isSymTree(TreeNode root1, TreeNode root2){
        if(root1 == null && root2 == null) return true;
        if(root1 == null || root2 == null || (root1.val != root2.val)) return false;
        return isSymTree(root1.left, root2.right) && isSymTree(root1.right, root2.left);
    }
    public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
        if(root == null) return true;
        return isSymTree(root.left, root.right);
    } 
}

法二：迭代
C++

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    bool isSymmetric(TreeNode* root) {
        if(root == nullptr) return true;
        queue<TreeNode*> q;
        q.push(root->left);
        q.push(root->right);
        while(!q.empty()){
            TreeNode* temp1 = q.front();
            q.pop();
            TreeNode* temp2 = q.front();
            q.pop();
            if(temp1 == nullptr && temp2 == nullptr) continue;
            if(temp1 == nullptr || temp2 == nullptr || (temp1->val != temp2->val)) return false;
            q.push(temp1->left);
            q.push(temp2->right);
            q.push(temp1->right);
            q.push(temp2->left);
        }
        return true;
    }
};

Java

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
        if(root == null) return true;
        Queue<TreeNode> q = new LinkedList<TreeNode>();
        q.offer(root.left);
        q.offer(root.right);
        while(!q.isEmpty()){
            TreeNode temp1 = q.poll();
            TreeNode temp2 = q.poll();
            if(temp1 == null && temp2 == null) continue;
            if(temp1 == null || temp2 == null || (temp1.val != temp2.val)) return false;
            q.offer(temp1.left);
            q.offer(temp2.right);
            q.offer(temp1.right);
            q.offer(temp2.left);
        }
        return true;
    } 
}

🚀 运行结果：

在这里插入图片描述

🕔 复杂度分析：

时间复杂度： $O (n)$ ，其中 n 为root 的节点数，遍历了这棵树。
空间复杂度： $O (n)$ ，法一的空间复杂度和递归使用的栈空间有关，这里递归层数不超过 n ; 法二需要用一个队列来维护节点，每个节点最多进队一次，出队一次，队列中最多不会超过 n 个点。