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刷經典 LeetCode 題目系列 第 13

經典LeetCode 100. Same Tree

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在這道題目中,我們要判斷兩棵二元樹是否完全相同。兩棵二元樹被認為是相同的當且僅當它們的結構相同,且相同位置的節點具有相同的值。

題目:
給定兩棵二元樹 pq,寫一個函式來檢查它們是否相同。

  • 輸入:兩個二元樹的根節點 pq
  • 輸出:如果這兩棵樹相同,回傳 true;否則,回傳 false

範例:
範例 1:

輸入:p = [1,2,3], q = [1,2,3]
輸出:true

這兩棵樹的結構和每個節點的值都是一樣的,所以它們是相同的。

範例 2:

輸入:p = [1,2], q = [1,null,2]
輸出:false

這兩棵樹的結構不同,q 的左子節點為 null,而 p 的左子節點為 2,因此它們不相同。

範例 3:

輸入:p = [1,2,1], q = [1,1,2]
輸出:false

這兩棵樹的結構相同,但對應位置的節點值不同,因此它們不相同。

解題思路

要判斷兩棵二元樹是否相同,可以使用遞迴來遍歷兩棵樹的每個節點,並比較它們的值。

廣度優先搜尋 BFS

基本處理情況步驟如下,

  • 如果 pq 都是 nullptr,那麼它們是相同的,回傳 true
  • 如果其中一個是 nullptr 而另一個不是,那麼它們不相同,回傳 false

然後用兩個 queue 分別進行二元樹遍歷,

  • 如果 node1->leftnode2->left 的節點值不相同,回傳 false
  • 如果 node1->leftnode2->left 有值才分別推入 queue,若其中一個為空而另一個不為空,則不相同,回傳 false
  • right 也同上比照辦理。

實作:

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    bool isSameTree(TreeNode* p, TreeNode* q) {
        // 若兩棵樹都為空,則相同
        if (p == nullptr && q == nullptr)
            return true;
        // 若其中一棵為空而另一棵不為空,則不相同
        if (p == nullptr || q == nullptr)
            return false;

        queue<TreeNode*> q1;
        queue<TreeNode*> q2;
        q1.push(p);
        q2.push(q);

        while (!q1.empty()) {
            TreeNode* node1 = q1.front();
            q1.pop();

            TreeNode* node2 = q2.front();
            q2.pop();

            // 若節點值不相同,則不相同
            if (node1->val != node2->val)
                return false;

            if (node1->left && node2->left) {
                q1.push(node1->left);
                q2.push(node2->left);
            } else if (node1->left && !node2->left ||
                       !node1->left && node2->left) {
                return false;
            }

            if (node1->right && node2->right) {
                q1.push(node1->right);
                q2.push(node2->right);
            } else if (node1->right && !node2->right ||
                       !node1->right && node2->right) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
};

遞迴版本

基本處理情況步驟如下,

  • 如果 pq 都是 nullptr,那麼它們是相同的,回傳 true
  • 如果其中一個是 nullptr 而另一個不是,那麼它們不相同,回傳 false
  • 如果 pq 的節點值不相同,回傳 false

如果根節點相同,則繼續遞迴比較它們的左子樹和右子樹,只有當兩者的左子樹和右子樹都相同時,這兩棵樹才被認為是相同的。

實作:

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    bool isSameTree(TreeNode* p, TreeNode* q) {
        // 若兩棵樹都為空,則相同
        if (p == nullptr && q == nullptr)
            return true;
        // 若其中一棵為空而另一棵不為空,則不相同
        if (p == nullptr || q == nullptr)
            return false;

        // 若節點值不相同,則不相同
        if (p->val != q->val)
            return false;
        
        // 遞迴檢查左子樹與右子樹
        return isSameTree(p->left, q->left) && isSameTree(p->right, q->right);
    }
};

參考:
#100. Same Tree


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