C++怎么實現二叉樹的堂兄弟節點查詢

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一.二叉樹的堂兄弟節點

1.題目描述

在二叉樹中，根節點位于深度 0 處，每個深度為 k 的節點的子節點位于深度 k+1 處。

如果二叉樹的兩個節點深度相同，但 父節點不同 ，則它們是一對堂兄弟節點。

我們給出了具有唯一值的二叉樹的根節點 root ，以及樹中兩個不同節點的值 x 和 y 。

只有與值 x 和 y 對應的節點是堂兄弟節點時，才返回 true 。否則，返回 false。

力扣:力扣

2.問題分析

題目中很詳細的給出了判斷堂兄弟節點的條件:①兩個節點深度相同②父節點不同

由此我們可以通過BFS和DFS找到題目給定的兩個值對應的二叉樹結點,記錄這兩個結點的深度和父節點,最后通過判斷堂兄弟結點的條件從而判斷是否為堂兄弟結點.

3.代碼實現

1.BFS解法

    // x 的信息
    int x;
    TreeNode xParent;
    int xDepth;
    boolean xFound = false;
    // y 的信息
    int y;
    TreeNode yParent;
    int yDepth;
    boolean yFound = false;
    public boolean isCousins(TreeNode root, int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
        LinkedList<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        int depth = 0;
        if (root != null) {
            queue.offer(root);
            if (root.val == x || root.val == y) {
                return false;
            }
        }
        while (!queue.isEmpty()) {
            int size = queue.size();
            for (int i = 0; i < size; ++i) {
                TreeNode node = queue.poll();
                if (node.left != null) {
                    queue.offer(node.left);
                    if (node.left.val == x) {
                        xParent = node;
                        xDepth = depth;
                    }
                    if (node.left.val == y) {
                        yParent = node;
                        yDepth = depth;
                    }
                }
                if (node.right != null) {
                    queue.offer(node.right);
                    if (node.right.val == x) {
                        xParent = node;
                        xDepth = depth;
                    }
                    if (node.right.val == y) {
                        yParent = node;
                        yDepth = depth;
                    }
                }
            }
            depth++;
        }
        return xDepth == yDepth && xParent != yParent;
    }

2.DFS解法

    // x 的信息
    int x;
    TreeNode xParent;
    int xDepth;
    boolean xFound = false;
    // y 的信息
    int y;
    TreeNode yParent;
    int yDepth;
    boolean yFound = false;
    public boolean isCousins(TreeNode root, int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
        dfs(root, 0, null);
        return xDepth == yDepth && xParent != yParent;
    }
    public void dfs(TreeNode node, int depth, TreeNode parent) {
        if (node == null) {
            return;
        }
        if (node.val == x) {
            xParent = parent;
            xDepth = depth;
            xFound = true;
        } else if (node.val == y) {
            yParent = parent;
            yDepth = depth;
            yFound = true;
        }
        // 如果兩個節點都找到了，就可以提前退出遍歷
        // 即使不提前退出，對最壞情況下的時間復雜度也不會有影響
        if (xFound && yFound) {
            return;
        }
        dfs(node.left, depth + 1, node);
        if (xFound && yFound) {
            return;
        }
        dfs(node.right, depth + 1, node);
    }

二.二叉樹的堂兄弟節點 II

1.題目描述

給你一棵二叉樹的根root，請你將每個節點的值替換成該節點的所有 堂兄弟節點值的和。

如果兩個節點在樹中有相同的深度且它們的父節點不同，那么它們互為 堂兄弟。

請你返回修改值之后，樹的根root。

注意，一個節點的深度指的是從樹根節點到這個節點經過的邊數。

力扣:力扣

2.問題分析

每一次只需要求出下一層的所有節點的和,然后減去非子結點的值,就是其堂兄弟結點值的和了.

3.代碼實現

    public TreeNode replaceValueInTree(TreeNode root) {
         root.val = 0;
        ArrayList<TreeNode> queue = new ArrayList<>();
        queue.add(root);
        while (!queue.isEmpty()) {
            ArrayList<TreeNode> tmp = queue;
            queue = new ArrayList<>();
            int nextLevelSum = 0; // 下一層的節點值之和
            for (TreeNode node : tmp) {
                if (node.left != null) {
                    queue.add(node.left);
                    nextLevelSum += node.left.val;
                }
                if (node.right != null) {
                    queue.add(node.right);
                    nextLevelSum += node.right.val;
                }
            }
            // 再次遍歷，更新下一層的節點值
            for (TreeNode node : tmp) {
                int childrenSum = (node.left != null ? node.left.val : 0) +
                        (node.right != null ? node.right.val : 0);
                if (node.left != null)
                    node.left.val = nextLevelSum - childrenSum;
                if (node.right != null)
                    node.right.val = nextLevelSum - childrenSum;
            }
        }
        return root;
    }

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