Niedrigster gemeinsamer Vorfahre von BST
Detaillierte Anleitung und Python-Implementierung für das Problem „Niedrigster gemeinsamer Vorfahre von BST“.
1. Lernen
Das Problem des „niedrigsten gemeinsamen Vorfahren von BST“ ist eine zentrale Herausforderung im Abschnitt „Bäume“.
Diese Implementierung konzentriert sich auf einfache Logik in Python.
Wir legen bei unseren bereitgestellten Lösungen Wert auf technische Genauigkeit und Lesbarkeit des Codes.
2. Real-World Applications
3. Visual Intuition
Visualisierung des Logikflusses für den niedrigsten gemeinsamen Vorfahren von BST.
4. Prerequisites
5. Step-by-Step Thinking
1. Understand the problem
Lesen Sie die Problemstellung für den niedrigsten gemeinsamen Vorfahren von BST sorgfältig durch.
2. Formulate brute force
Entwerfen Sie eine einfache iterative Lösung.
3. Identify inefficiency
Suchen Sie nach redundanten Berechnungen.
4. Optimize search path
Verwenden Sie Hashing oder Sortieren, um den Prozess zu beschleunigen.
5. Final Implementation
Bereinigen Sie den Code für Produktionsstandards.
Problemstellung
Finden Sie anhand eines binären Suchbaums (BST) den Knoten mit dem niedrigsten gemeinsamen Vorfahren (LCA) von zwei gegebenen Knoten im BST.
Gemäß der Definition von LCA: „Der niedrigste gemeinsame Vorfahre ist zwischen zwei Knoten p und q als der niedrigste Knoten in T definiert, der sowohl p als auch q als Nachkommen hat (wobei wir zulassen, dass ein Knoten ein Nachkomme von sich selbst ist).“
Der BST wird als Level-Order-Liste dargestellt. Implementieren Sie eine Funktion lowestCommonAncestor(root: list, p: int, q: int) -> int, die den Wert des LCA-Knotens zurückgibt.
- •The number of nodes in the tree is in the range [2, 100000]
- •-1000000000 <= Node.val <= 1000000000
- •All Node.val are unique
- •p != q
- •p and q will exist in the BST
Beispiele
[6,2,8,0,4,7,9,None,None,3,5], 2, 8
6
The LCA of nodes 2 and 8 is 6, which is the root.
[6,2,8,0,4,7,9,None,None,3,5], 2, 4
2
The LCA of nodes 2 and 4 is 2, since a node can be a descendant of itself.
[2,1], 2, 1
2
The LCA of nodes 2 and 1 is 2.
Need a Hint?
Edge Cases to Watch
- Leere Eingabestrukturen
- Einzelelementeingaben
- Große numerische Grenzen
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Einblicke und Variationen in Interviews
Aufschlüsselung der Komplexitätsanalyse
Warum Zeit: Directly evaluates all possibilities.
Warum Weltraum: Uses standard local memory.
Warum Zeit: Optimized paths reduce total operations.
Warum Weltraum: May trade memory for speed.
Optimierter Lösungs-Python-Code
Optimierter Lösungs-Python-Code
def lowest_common_ancestor_opt(root, p, q):
if isinstance(root, list):
r = build_tree(root)
val_p = p[0] if isinstance(p, list) else p
val_q = q[0] if isinstance(q, list) else q
def find_node(node, val):
if not node: return None
if node.val == val: return node
return find_node(node.left, val) or find_node(node.right, val)
node_p = find_node(r, val_p) or TreeNode(val_p)
node_q = find_node(r, val_q) or TreeNode(val_q)
res = lowest_common_ancestor_opt_helper(r, node_p, node_q)
return res.val if res else None
return lowest_common_ancestor_opt_helper(root, p, q)
def lowest_common_ancestor_opt_helper(root: TreeNode, p: TreeNode, q: TreeNode) -> TreeNode:
curr = root
while curr:
if p.val > curr.val and q.val > curr.val:
curr = curr.right
elif p.val < curr.val and q.val < curr.val:
curr = curr.left
else:
return currBrute-Force-Code (Spoiler Guarded)
Brute-Force-Code (Spoiler Guarded)
def lowest_common_ancestor_brute(root, p, q):
if isinstance(root, list):
r = build_tree(root)
val_p = p[0] if isinstance(p, list) else p
val_q = q[0] if isinstance(q, list) else q
def find_node(node, val):
if not node: return None
if node.val == val: return node
return find_node(node.left, val) or find_node(node.right, val)
node_p = find_node(r, val_p) or TreeNode(val_p)
node_q = find_node(r, val_q) or TreeNode(val_q)
res = lowest_common_ancestor_brute_helper(r, node_p, node_q)
return res.val if res else None
return lowest_common_ancestor_brute_helper(root, p, q)
def lowest_common_ancestor_brute_helper(root: TreeNode, p: TreeNode, q: TreeNode) -> TreeNode:
if not root or root == p or root == q:
return root
left = lowest_common_ancestor_brute_helper(root.left, p, q)
right = lowest_common_ancestor_brute_helper(root.right, p, q)
if left and right:
return root
return left or rightAlgorithm Pattern Checklist
When dealing with Trees data patterns.
- Are constraints clear?
- Is there a linear or logarithmic optimization possible?
Key Revision Notes
Es gelten die Problemeigenschaften von Standardbäumen.
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