解题思路:
本文解法基于性质:二叉搜索树的中序遍历为递增序列。根据此性质,易得二叉搜索树的 中序遍历倒序 为 递减序列 。 因此,求 “二叉搜索树第 $k$ 大的节点” 可转化为求 “此树的中序遍历倒序的第 $k$ 个节点”。
中序遍历 为 “左、根、右” 顺序,递归法代码如下:
Python
# 打印中序遍历
def dfs(root):
if not root: return
dfs(root.left) # 左
print(root.val) # 根
dfs(root.right) # 右
Java
// 打印中序遍历
void dfs(TreeNode root) {
if(root == null) return;
dfs(root.left); // 左
System.out.println(root.val); // 根
dfs(root.right); // 右
}
C++
void dfs(TreeNode* root) {
if(root == nullptr) return;
dfs(root->left);
cout << root->val;
dfs(root->right);
}
中序遍历的倒序 为 “右、根、左” 顺序,递归法代码如下:
Python
# 打印中序遍历倒序
def dfs(root):
if not root: return
dfs(root.right) # 右
print(root.val) # 根
dfs(root.left) # 左
Java
// 打印中序遍历倒序
void dfs(TreeNode root) {
if(root == null) return;
dfs(root.right); // 右
System.out.println(root.val); // 根
dfs(root.left); // 左
}
C++
void dfs(TreeNode* root) {
if(root == nullptr) return;
dfs(root->right);
cout << root->val;
dfs(root->left);
}
为求第 $k$ 个节点,需要实现以下三项工作:
- 递归遍历时计数,统计当前节点的序号;
- 递归到第 $k$ 个节点时,应记录结果 $res$ ;
- 记录结果后,后续的遍历即失去意义,应提前终止(即返回);
递归解析:
- 终止条件: 当节点 $root$ 为空(越过叶节点),则直接返回;
- 递归右子树: 即 $dfs(root.right)$ ;
- 递推工作:
- 提前返回: 若 $k = 0$ ,代表已找到目标节点,无需继续遍历,因此直接返回;
- 统计序号: 执行 $k = k - 1$ (即从 $k$ 减至 $0$ );
- 记录结果: 若 $k = 0$ ,代表当前节点为第 $k$ 大的节点,因此记录 $res = root.val$ ;
- 递归左子树: 即 $dfs(root.left)$ ;
<,,,,,,>
复杂度分析:
- 时间复杂度 $O(N)$ : 当树退化为链表时(全部为右子节点),无论 $k$ 的值大小,递归深度都为 $N$ ,占用 $O(N)$ 时间。
- 空间复杂度 $O(N)$ : 当树退化为链表时(全部为右子节点),系统使用 $O(N)$ 大小的栈空间。
代码:
题目指出:$1 \leq k \leq N$ (二叉搜索树节点个数);因此无需考虑 $k > N$ 的情况。 若考虑,可以在中序遍历完成后判断 $k > 0$ 是否成立,若成立则说明 $k > N$ 。
Python
class Solution:
def kthLargest(self, root: TreeNode, k: int) -> int:
def dfs(root):
if not root: return
dfs(root.right)
if self.k == 0: return
self.k -= 1
if self.k == 0: self.res = root.val
dfs(root.left)
self.k = k
dfs(root)
return self.res
Java
class Solution {
int res, k;
public int kthLargest(TreeNode root, int k) {
this.k = k;
dfs(root);
return res;
}
void dfs(TreeNode root) {
if(root == null) return;
dfs(root.right);
if(k == 0) return;
if(--k == 0) res = root.val;
dfs(root.left);
}
}
C++
class Solution {
public:
int kthLargest(TreeNode* root, int k) {
this->k = k;
dfs(root);
return res;
}
private:
int res, k;
void dfs(TreeNode* root) {
if(root == nullptr) return;
dfs(root->right);
if(k == 0) return;
if(--k == 0) res = root->val;
dfs(root->left);
}
};