230. 二叉搜索树中第K小的元素
发布日期:2021-05-28 05:49:48 浏览次数:11 分类:精选文章

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为了找到二叉搜索树中的第 k 个最小的元素,可以使用顺序遍历技术收集所有节点值,然后对这些值进行排序,从而快速找到所需的元素。

首先,我们可以进行中序遍历(In-order Traversal),这个过程会按顺序收集所有节点的值。由于中序遍历结果是按照升序排列的,因此可以直接对收集到的值进行排序,然后取第 (k-1) 个位置的元素作为第 k 个最小值。

以下是实现该方法的步骤:

  • 中序遍历:访问二叉树的左子树,接着访问当前节点,最后访问右子树,这样可以得到一个按从小到大的顺序排列的值序列。
  • 排序:对收集到的所有值进行排序,使得排序后的结果是升序排列的。
  • 取第 k 个元素:由于排序后的数组是零索引的,第 k 个元素位于第 (k-1) 的位置。
  • 下面是实现代码:

    class Solution {    List
    res = new ArrayList<>(); void dfs(TreeNode node) { if (node == null) return; dfs(node.left); res.add(node.val); dfs(node.right); } int kthSmallest(TreeNode root, int k) { dfs(root); Collections.sort(res); return res.get(k-1); }}

    示例分析

    • 示例 1

      • 输入根节点为 [3, 1, 4, null, 2], k=1。
      • 中序遍历结果为:1, 2, 3, 4。
      • 排序后:[1, 2, 3, 4]。
      • 取第 1 个最小值:1。
    • 示例 2

      • 输入根节点为 [5, 3, 6, 2, 4, null, null, 1], k=3。
      • 中序遍历结果为:2, 3, 1, 4, 5, 6。
      • 排序后:[1, 2, 3, 4, 5, 6]。
      • 取第 3 个最小值:3。

    优化思考

    如果二叉搜索树经常被修改并且需要频繁查找第 k 水平的值,可以考虑以下优化方法:

  • 在不修改树的前提下

    • 使用迭代的中序遍历避免递归。
    • 避免频繁排序,直接通过遍历节点,计算满足条件的左子树节点数,逐步确定目标节点。
  • 动态维护有序结构

    • 使用平衡二叉搜索树(如Treap、AVL树或Red-Black树)来保持树的有序性,从而可以在O(log n)时间内找出第 k 个元素。
  • 分批次处理修改和查询

    • 将大的修改操作批量处理,确保树的结构良好。
    • 处理查询时选择高效的算法,例如分治法。
  • 总之,在面对频繁修改和大量查询的情况下,保持树的性质并采用高效查找算法是更优的选择。

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