给你一个二叉树的根节点 root
,判断其是否是一个有效的二叉搜索树。binary search tree (BST)
有效 二叉搜索树定义如下:
- 节点的左子树只包含 小于 当前节点的数。
- 节点的右子树只包含 大于 当前节点的数。
- 所有左子树和右子树自身必须也是二叉搜索树。
示例 1:
输入:root = [2,1,3] 输出:true
示例 2:
输入:root = [5,1,4,null,null,3,6] 输出:false 解释:根节点的值是 5 ,但是右子节点的值是 4 。
提示:
- 树中节点数目范围在
[1, 104]
内 -231 <= Node.val <= 231 - 1
中序遍历:
/*** Definition for a binary tree node.* struct TreeNode {* int val;* TreeNode *left;* TreeNode *right;* TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}* TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}* TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}* };*/
class Solution {long long pre = LLONG_MIN; // 使用 long long 避免溢出
public:bool isValidBST(TreeNode* root) {if (!root) {return true;}if (!isValidBST(root->left) || root->val <= pre) {return false;}pre = root->val; // 更新当前节点值return isValidBST(root->right);}
};
二叉搜索树进行中序遍历,得到的节点值应该是一个严格递增的序列。这意味着,只有当树是有效的二叉搜索树时,按中序遍历得到的值才会从小到大排列。
!isValidBST(root->left) :
递归检查左子树,如果左子树不是有效的二叉搜索树,返回 false
。
root->val <= pre:
当前节点值必须大于前一个节点的值
实例:
5
/ \
3 7
/ \ / \
1 4 6 8
第1次递归:根节点 5
- 当前节点是
5
,递归检查左子树。
第2次递归:节点 3
- 当前节点是
3
,递归检查左子树。
第3次递归:节点 1
- 当前节点是
1
,递归检查左子树(为空),返回true
。 - 节点
1
的值比pre = LLONG_MIN
大,更新pre = 1
。 - 递归检查右子树(为空),返回
true
。 - 节点
1
的子树符合 BST 条件,返回true
。
回到第2次递归:节点 3
- 当前节点是
3
,递归检查右子树。
第4次递归:节点 4
- 当前节点是
4
,递归检查左子树(为空),返回true
。 - 节点
4
的值比pre = 1
大,更新pre = 4
。 - 递归检查右子树(为空),返回
true
。 - 节点
4
的子树符合 BST 条件,返回true
。
回到第2次递归:节点 3
- 当前节点是
3
,递归检查右子树(节点4
),返回true
。 - 节点
3
的值比pre = 4
小,因此返回false
,树不符合 BST 条件。
后序遍历:
class Solution {
public:bool isValidBST(TreeNode* root) {return isV(root, LONG_MIN, LONG_MAX);}bool isV(TreeNode* root, long min, long max) {if (!root) return true; // 空节点是有效的if (root->val <= min || root->val >= max) {return false; // 当前节点值不在有效范围内}return isV(root->left, min, root->val) && isV(root->right, root->val, max);}
};
isV(root->left, min, root->val)
对左子树的值进行递归检查,更新右边界为当前节点的值
isV(root->right, root->val, max)
对右子树的值进行递归检查,更新左边界为当前节点的值
实例:
5
/ \
3 7
/ \ / \
1 4 6 8
从根节点开始
- 根节点:值为
5
- 对于左子树,根节点的值
5
会作为右边界(最大值)。 - 对于右子树,根节点的值
5
会作为左边界(最小值)。 - 递归地对左子树和右子树进行检查。
检查左子树
- 左子树的根节点是
3
,并且它的值应该大于-∞
并且小于5
。- 左子树的左节点为
1
,它应该大于-∞
并且小于3
。 - 左子树的右节点为
4
,它应该大于3
并且小于5
。
- 左子树的左节点为
检查右子树
- 右子树的根节点是
7
,并且它的值应该大于5
并且小于∞
。- 右子树的左节点是
6
,它应该大于5
并且小于7
。 - 右子树的右节点是
8
,它应该大于7
并且小于∞
。
- 右子树的左节点是
遍历结束
- 如果每个节点都符合它应该满足的条件,那么这棵树就是一个有效的二叉搜索树(BST)。
- 如果有任何节点违反了这个条件,则这棵树不是一个有效的二叉搜索树。