查询后继节点、微软纸条折痕问题

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一、查询后继节点

后继节点:中序遍历时,某个节点的后一个节点即是该节点的后继节点。

规定二叉树的结构如下:

public static class Node {
    public int value;
    public Node left;
    public Node right;
    // 父节点
    public Node parent;

    public Node (int v) {
        value = v;
    }
}

如何快速的找到某个节点的后继节点



1、思路

1、按照后继节点的定义来查找某个节点的后继节点

即按中序遍历此二叉树,再查找指定节点的后继节点。

时间复杂度是O(N)

。显然此方法不是最优解。

2、根据二叉树的结构,以及多的这个parent指针来查找

(1)指定节点X有右树,则X的后继节点就是X右树上最左的孩子。根据后继节点的定义得出的。

(2)X无右树,则根据parent指针往上找,直到找到某个节点是它父节点Y的左孩子为止,则Y就是X的后继节点;如果一直往上都没有找到某个节点是它父节点的左孩子,则该节点是最右的孩子,无后继节点。

Why:因为X是Y左树上的最右孩子,按照中序遍历的顺序,遍历完X就是Y了。

在这里插入图片描述


时间复杂度是O(K)

(K是指定节点到后继节点的最短节点数)

很显然第二种方法更优。



2、代码

/**
 * 查找后继节点
 *     
 * @author Java和算法学习:周一
 */
public static Node successorNode(Node node) {
    if (node == null) {
        return null;
    }

    // 有右孩子
    if (node.right != null) {
        // 找到右树上最左的孩子
        return getMaxLeft(node.right);
    } else {
        // 无右孩子
        // 根据parent指针往上找
        Node parent = node.parent;
        // 没有找到最顶上,且当前节点是父节点的右孩子则一直往上找
        while (parent != null && parent.right == node) {
            node = parent;
            parent = node.parent;
        }
        // parent包含两种情况
        // 1)找到最顶上了,即parent是null
        // 2)找到某个节点是父节点的左孩子了
        return parent;
    }
}

/**
 * 得到某个节点最左的孩子
 */
private static Node getMaxLeft(Node right) {
    if (right == null) {
        return null;
    }
    while (right.left != null) {
        right = right.left;
    }
    return right;
}



二、纸条折痕问题

这是微软曾经的一道面试题,这题真的很考察一个人的能力,并不是说它很难,而是考察对算法的一种融会贯通的能力。



1、题目描述

请把一段纸条竖着放在桌子上,然后从纸条的下边向上方对折1次,压出折痕后展开。此时折痕是凹下去的(下折痕),即折痕突起的方向指向纸条的背面。如果从纸条的下边向上方连续对折2次,压出折痕后展开,此时有三条折痕,从上到下依次是下折痕、下折痕和上折痕。

给定一个输入参数N,代表纸条从下边向上方连续对折N次。请从上到下打印所有折痕的方向。

例如:

N=1时,打印: down(凹);

N=2时,打印: down(凹)、down(凹)、up(凸)



2、思路

图片

通过多次对折会发现:下一次的折痕对于上一次而言,总是上凹下凸的。

也就是第二次的折痕,在第一次的凹(1凹)上面是凹(2凹)、下面是凸(2凸);

第三次的折痕,在2凹的上面是3凹、下面是3凸,在2凸的上面是3凹、下面是3凸;以此类推。

然后依次展开,放到一个二叉树上,惊奇的发现,从上到下打印所有折痕的方向,就是二叉树的中序遍历。



3、代码

/**
 * @author Java和算法学习:周一
 */
public static void paperFolding(int n) {
    // 二叉树头节点是凹的
    process(1, n, true);
}

/**
 * @param i 节点的层数
 * @param n 一共多少层
 * @param down true=凹,false=凸
 */
private static void process(int i, int n, boolean down) {
    if (i > n) {
        return;
    }

    // 上边是凹
    process(i + 1, n, true);

    System.out.print(down ? "凹 " : "凸 ");

    // 下边是凸
    process(i + 1, n, false);
}

是不是发现,思路对了一下就豁然开朗了,融会贯通也是一种能力。


本文代码地址:https://github.com/monday-pro/algorithm-study/blob/master/src/basic/binarytree/SuccessorNode.java



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