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leetcode99 恢复二叉搜索树

article 2024/10/7 1:32:47

问题描述：
给你二叉搜索树的根节点 root ，该树中的恰好两个节点的值被错误地交换。请在不改变其结构的情况下，恢复这棵树。

示例 1：
输入：root = [1,3,null,null,2]
输出：[3,1,null,null,2]
解释：3 不能是 1 的左孩子，因为 3 > 1 。交换 1 和 3 使二叉搜索树有效。
示例 2：
输入：root = [3,1,4,null,null,2]
输出：[2,1,4,null,null,3]
解释：2 不能在 3 的右子树中，因为 2 < 3 。交换 2 和 3 使二叉搜索树有效。

提示：
树上节点的数目在范围 [2, 1000] 内
-231 <= Node.val <= 231 - 1

进阶：使用 O(n) 空间复杂度的解法很容易实现。你能想出一个只使用 O(1) 空间的解决方案吗？

解题思路
二叉搜索树的特点是：左子树<根结点<右子树。
所以采用中序遍历时，节点的值是升序的。
我们可以找出不符合升序的两个节点，将他们的值交换。
不符合升序的两个节点分别是：
第一次不满足升序的节点的前一个
第二次不满足升序的当前节点。

代码实现

    public static void recoverTree(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        Stack<TreeNode> sta = new Stack<TreeNode>();
        List<TreeNode> result = new ArrayList<TreeNode>();
        TreeNode p = root;
        while (p != null || !sta.isEmpty()) {
            if (p != null) {
                sta.push(p);
                p = p.left;
            } else {
                p = sta.pop();
                result.add(p);
                p = p.right;
            }
        }
        TreeNode preBad = null, lastBad = null;
        int preVal = result.get(0).val;
        for (int i = 1; i < result.size(); i++) {
            if (preBad == null) {
                if (result.get(i).val < preVal) {
                    preBad = result.get(i - 1);
                    lastBad = result.get(i);
                }
            } else {
                if (result.get(i).val < preVal) {
                    lastBad = result.get(i);
                }
            }
            preVal = result.get(i).val;
        }
        swap(preBad, lastBad);

    }

    private static void swap(TreeNode badNodeL, TreeNode badNodeR) {
        int t = badNodeL.val;
        badNodeL.val = badNodeR.val;
        badNodeR.val = t;
    }

对于中序遍历，我们可以省去额外的list空间，遍历时进行对比

class Solution {
    public void recoverTree(TreeNode root) {
      if (root == null) {
            return;
        }
        Stack<TreeNode> sta = new Stack<TreeNode>();
        TreeNode preBad = null, lastBad = null, pre = null;
        int preVal = Integer.MIN_VALUE;
        TreeNode p = root;
        while (p != null || !sta.isEmpty()) {
            if (p != null) {
                sta.push(p);
                p = p.left;
            } else {
                p = sta.pop();
                if (preBad == null) {
                    if (p.val < preVal) {
                        preBad = pre;
                        lastBad = p;
                    }
                } else {
                    if (p.val < preVal) {
                        lastBad = p;
                    }
                }
                pre = p;
                preVal = p.val;
                p = p.right;
            }
        }
        swap(preBad, lastBad);

    }

    private static void swap(TreeNode badNodeL, TreeNode badNodeR) {
        int t = badNodeL.val;
        badNodeL.val = badNodeR.val;
        badNodeR.val = t;
    }

}