平衡树相关知识及如何判断一棵树是否平衡

文章目录

  • 概念
  • 代码实现判断一棵二叉树是否为平衡树


概念

平衡树(Balance Tree,BT) 指的是,任意节点的子树的高度差都小于等于1。

常见的符合平衡树的有:

  • B树(多路平衡搜索树)
  • AVL树(二叉平衡搜索树)
  • 红黑树 (自平衡二叉查找树),AVL树的特化

代码实现判断一棵二叉树是否为平衡树

从上到下判断(DFS先序遍历)

depth 函数计算当前节点cur的深度:

  • 返回值: 通过后序遍历的方式实现深度计算。
  • 终止条件: 空节点深度为0。

isBalanced 函数实现判断:

  • 返回值: 先判断 当前子树 是不是平衡树,再判断 左右子树 是不是平衡树(先序遍历递归(根左右))。
  • 终止条件: 空节点当然是平衡树。
/*** 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 {int depth(TreeNode* cur){ // 计算cur深度if(!cur) return 0;return max(depth(cur->right), depth(cur->left)) + 1;}
public:bool isBalanced(TreeNode* root) {if(root == nullptr) return true;return abs(depth(root->left) - depth(root->right)) <=1 && isBalanced(root->left) && isBalanced(root->right);}
};

从下到上判断(DFS后序遍历)

fun 函数实现后序遍历+剪枝:

  • 返回值:
  1. cur 的左 / 右子树的深度差 ≤1 时:表明 当前子树仍为平衡树,返回当前子树的深度,即 左 / 右子树的深度最大值 +1( max(left, right) + 1 ), ;
  2. 左 / 右子树的深度差 >1 时 :则返回 -1 (也可以是其他负值,主要用来标明 此子树不是平衡树 ,方便后续剪枝 )。
  • 终止条件:
  1. 当 cur 为空:说明越过叶节点,因此返回高度 0 ;
  2. 当左(右)子树深度为 −1 :代表此树的 左(右)子树 不是平衡树,可行性剪枝,直接返回 −1

isBalanced 函数实现判断:

  • 返回值:fun(root) != -1 ,则说明此树平衡,返回 true ; 否则返回 false
class Solution { // 后序遍历+剪枝int fun(TreeNode* cur){if(!cur) return 0;int left = fun(cur->left);if(left==-1) return -1; // 剪枝int right = fun(cur->right);if(right==-1) return -1; // 剪枝return abs(left-right) < 2 ? max(left, right) + 1 : -1;}
public:bool isBalanced(TreeNode* root) {if(root == nullptr) return true;;return fun(root)!=-1;}
};

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