五分钟看懂一道中等难度的算法题

谁践踏了优雅 2023-05-28 11:19 127阅读 0赞

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下面开始今天的学习～

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今天分享的题目来源于 LeetCode 第 450 号问题：*删除二叉搜索树中的节点*。虽然它的难度是 **中等**，但实际上很好理解，请往下看！

### 题目描述 ###

给定一个二叉搜索树的根节点 **root** 和一个值 **key**，删除二叉搜索树中的 **key** 对应的节点，并保证二叉搜索树的性质不变。返回二叉搜索树（有可能被更新）的根节点的引用。

一般来说，删除节点可分为两个步骤：

*  首先找到需要删除的节点；
 *  如果找到了，删除它。

说明：要求算法时间复杂度为 O(h)，h 为树的高度。

**示例:**

root = [5,3,6,2,4,null,7]
    key = 3
    
        5
       / \
      3   6
     / \   \
    2   4   7
    
    给定需要删除的节点值是 3，所以我们首先找到 3 这个节点，然后删除它。
    
    一个正确的答案是 [5,4,6,2,null,null,7], 如下图所示。
    
    
        5
       / \
      4   6
     /     \
    2       7
    
    另一个正确答案是 [5,2,6,null,4,null,7]。
    
    
        5
       / \
      2   6
       \   \
        4   7

### 题目解析 ###

在二叉搜索树上删除一个节点，这道题目有一个隐含的条件，就是树上节点的值不重复。

另外题目还要求时间复杂度需要保证 `O(h)` 这里的 h 表示的是二叉树的高度。

**其实这个题目是分成两个步骤的，第一个是找到对应的节点，第二个是删除节点**。

因为是二叉搜索树，对于树上每个节点来说，其 **右子树的节点都要大于其左子树的节点** ，那么要找对应节点，我们可以从根节点开始，一路比较，大的话就去右边找，小的话就去左边找，这样每次我们都往下，可以保证时间复杂度是 `O(h)`。

当我们找到了要删除的节点，在删除这一步就会有很多的细节，主要是因为我们需要调整余下的结构，以维持二叉搜索树的性质。

针对这个问题，我们可以分情况讨论：

5
           / \
          3   6
         / \   \
        2   4   7
       /         \
      1           8

*  情况 1：当删除的节点没有左右子树，比如上图的 4、8、1  
    这时直接删除即可，树依旧可以保持二叉搜索树的性质
 *  情况 2：当删除的节点有左子树没有右子树，比如上图的 2  
    这时我们只需要将整个左子树移到当前位置即可  
    也就是将左子树的根节点放到删除节点的位置，其余不变
 *  情况 3：当删除的节点没有左子树有右子树，比如上图的 6、7  
    这时我们只需要将整个右子树移到当前位置即可  
    也就是将右子树的根节点放到删除节点的位置，其余不变
 *  情况 4：当删除的节点既有左子树又有右子树，比如上图的 5、3  
    这时就有两种方法供选择：  
    去到左子树中，找到值最大节点，将右子树全部移到这个节点下  
    去到右子树中，找到值最小节点，将左子树全部移到这个节点下

通过上面的讨论分析，我们有了大致的思路。在实现方面，我们可以借助递归来巧妙地达到删除对应节点的目的。

### 图片描述 ###

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### 参考代码 ###

//五分钟学算法
    public TreeNode deleteNode(TreeNode root, int key) {
        if (root == null) {
            return null;
        }
    
        // 当前遍历到的节点大于要找的节点，去左边继续找
        if (root.val > key) {
            root.left = deleteNode(root.left, key);
        }
        // 当前遍历到的节点小于要找的节点，去右边继续找
        else if (root.val < key) {
            root.right = deleteNode(root.right, key);
        } 
        // 找到要删除的节点，进行删除操作
        else {
            // 情况 1 & 2
            if (root.right == null) {
                return root.left;
            } 
    
            // 情况 3
            if (root.left == null) {
                return root.right;
            }
    
            // 去到删除节点的右子树，找到值最小的节点
            TreeNode rightSmallest = root.right;
            while (rightSmallest.left != null) {
                rightSmallest = rightSmallest.left;
            }
    
            // 将删除节点的左子树全部移到这个节点下
            rightSmallest.left = root.left;
    
            // 返回右子树的根节点，放到当前删除节点的位置
            return root.right;
        }
    
        return root;
    }

**END**

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[2020]: https://blog.csdn.net/kexuanxiu1163/article/details/104140333
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[Link 3]: https://blog.csdn.net/kexuanxiu1163/article/details/104078939
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