LeetCode12_平衡二叉树的判别（暴力从顶到底、提前阻断从底到顶）

一、题目描述

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给定一个二叉树，判断它是否是高度平衡的二叉树。

本题中，一棵高度平衡二叉树定义为：

一个二叉树每个节点 的左右两个子树的高度差的绝对值不超过 1 。

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二、题解

2.1暴力从顶到底

思路：

首先需要 求出树中每个节点的 深度，一个节点的深度 = max(左子树最大深度 ， 右子树最大深度）

有了深度即可判断二叉树 是否平衡，具体做法类似以前序遍历

1. 即对于当前遍历的节点，首先计算左、右子树的深度，如果左右子树的高度差不超过1,

2. 在分别递归遍历左右子节点，至全部节点遍历完毕

class Solution {
    
    
    public boolean isBalanced(TreeNode root) {
    
    
        if (root == null) return true;
        return Math.abs(depth(root.left) - depth(root.right)) <= 1 && isBalanced(root.left) && isBalanced(root.right);
    }

    private int depth(TreeNode root) {
    
    
        if (root == null) return 0;
        return Math.max(depth(root.left), depth(root.right)) + 1;
    }
}

时间复杂度为：

O(n^2) 其中n是二叉树的节点个数

• 最坏情况下，二叉树是满二叉树，需要遍历二叉树中的所有节点，时间复杂度为o(n)

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• 对于节点p,如果他的深度是d 则求节点p的深度depth(p)最多会被调用d次，因为isBalance()需要所有的节点都满足，每个isBalance都要调用求深度（需要遍历各子树的所有节点）

• 对于平均的情况，一棵树的高度 h 满足 O(h)=O(logn)，因为 d≤h，所以总时间复杂度为O(nlogn)。

• 对于最坏的情况，二叉树形成链式结构，高度为 O(n)O(n)，此时总时间复杂度为 O(n^2)

2.2提前阻断从底向上

本题最优解，不太好想到

思路：

思路是对二叉树做先序遍历，从底至顶返回子树最大高度，若判定某子树不是平衡树则 “剪枝” ，直接向上返回。

函数recur(root):

1. 递归返回值：

• 当节点root 左 / 右子树的高度差 < 2 ：则返回以节点root为根节点的子树的最大高度，即节点 root 的左右子树中最大高度加 1 （ - max(left, right) + 1 ）；
• 当节点root 左 / 右子树的高度差 ≥2 ：则返回 −1 ，代表 此子树不是平衡树

2. 递归终止条件：

• 当越过叶子节点时，返回高度 0 ；
• 当左（右）子树高度left== -1时，代表此子树的 左（右）子树 不是平衡树，因此直接返回 −1 ；

函数isBalanced(root) ：

• 返回值： 若 recur(root) != 1 ，则说明此树平衡，返回 truetrue ； 否则返回 falsefalse 。

复杂度分析：

• 时间复杂度 O(N)： N为树的节点数；最差情况下，需要递归遍历树的所有节点。
• 空间复杂度 O(N)： 最差情况下（树退化为链表时），系统递归需要使用 O(N) 的栈空间。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    
    
    public boolean isBalanced(TreeNode root) {
    
    
        return recur(root) != -1;
    }
    private int recur(TreeNode root){
    
    
        if(root == null){
    
    
            return 0;
        }
        int left = recur(root.left);
        if(left == -1){
    
    
            return -1;
        }

        int right = recur(root.right);
        if(right == -1){
    
    
            return -1;
        }
        return Math.abs(left - right) < 2?Math.max(left,right) + 1 : -1;
    }
       
}