C++实现二叉树的堂兄弟节点查询

一.二叉树的堂兄弟节点

1.题目描述

在二叉树中，根节点位于深度 0 处，每个深度为 k 的节点的子节点位于深度 k+1 处。

如果二叉树的两个节点深度相同，但 父节点不同 ，则它们是一对堂兄弟节点。

我们给出了具有唯一值的二叉树的根节点 root ，以及树中两个不同节点的值 x 和 y 。

只有与值 x 和 y 对应的节点是堂兄弟节点时，才返回 true 。否则，返回 false。

力扣:力扣

2.问题分析

题目中很详细的给出了判断堂兄弟节点的条件:①两个节点深度相同②父节点不同

由此我们可以通过BFS和DFS找到题目给定的两个值对应的二叉树结点,记录这两个结点的深度和父节点,最后通过判断堂兄弟结点的条件从而判断是否为堂兄弟结点.

3.代码实现

1.BFS解法

    // x 的信息
    int x;
    TreeNode xParent;
    int xDepth;
    boolean xFound = false;
    // y 的信息
    int y;
    TreeNode yParent;
    int yDepth;
    boolean yFound = false;
    public boolean isCousins(TreeNode root, int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
        LinkedList<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        int depth = 0;
        if (root != null) {
            queue.offer(root);
            if (root.val == x || root.val == y) {
                return false;
            }
        }
        while (!queue.isEmpty()) {
            int size = queue.size();
            for (int i = 0; i < size; ++i) {
                TreeNode node = queue.poll();
                if (node.left != null) {
                    queue.offer(node.left);
                    if (node.left.val == x) {
                        xParent = node;
                        xDepth = depth;
                    }
                    if (node.left.val == y) {
                        yParent = node;
                        yDepth = depth;
                    }
                }
                if (node.right != null) {
                    queue.offer(node.right);
                    if (node.right.val == x) {
                        xParent = node;
                        xDepth = depth;
                    }
                    if (node.right.val == y) {
                        yParent = node;
                        yDepth = depth;
                    }
                }
            }
            depth++;
        }
        return xDepth == yDepth && xParent != yParent;
    }

2.DFS解法

    // x 的信息
    int x;
    TreeNode xParent;
    int xDepth;
    boolean xFound = false;
    // y 的信息
    int y;
    TreeNode yParent;
    int yDepth;
    boolean yFound = false;
    public boolean isCousins(TreeNode root, int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
        dfs(root, 0, null);
        return xDepth == yDepth && xParent != yParent;
    }
    public void dfs(TreeNode node, int depth, TreeNode parent) {
        if (node == null) {
            return;
        }
        if (node.val == x) {
            xParent = parent;
            xDepth = depth;
            xFound = true;
        } else if (node.val == y) {
            yParent = parent;
            yDepth = depth;
            yFound = true;
        }
        // 如果两个节点都找到了，就可以提前退出遍历
        // 即使不提前退出，对最坏情况下的时间复杂度也不会有影响
        if (xFound && yFound) {
            return;
        }
        dfs(node.left, depth + 1, node);
        if (xFound && yFound) {
            return;
        }
        dfs(node.right, depth + 1, node);
    }

二.二叉树的堂兄弟节点 II

1.题目描述

给你一棵二叉树的根root，请你将每个节点的值替换成该节点的所有 堂兄弟节点值的和。

如果两个节点在树中有相同的深度且它们的父节点不同，那么它们互为 堂兄弟。

请你返回修改值之后，树的根root。

注意，一个节点的深度指的是从树根节点到这个节点经过的边数。

力扣:力扣

2.问题分析

每一次只需要求出下一层的所有节点的和,然后减去非子结点的值,就是其堂兄弟结点值的和了.

3.代码实现

    public TreeNode replaceValueInTree(TreeNode root) {
         root.val = 0;
        ArrayList<TreeNode> queue = new ArrayList<>();
        queue.add(root);
        while (!queue.isEmpty()) {
            ArrayList<TreeNode> tmp = queue;
            queue = new ArrayList<>();
            int nextLevelSum = 0; // 下一层的节点值之和
            for (TreeNode node : tmp) {
                if (node.left != null) {
                    queue.add(node.left);
                    nextLevelSum += node.left.val;
                }
                if (node.right != null) {
                    queue.add(node.right);
                    nextLevelSum += node.right.val;
                }
            }
            // 再次遍历，更新下一层的节点值
            for (TreeNode node : tmp) {
                int childrenSum = (node.left != null ? node.left.val : 0) +
                        (node.right != null ? node.right.val : 0);
                if (node.left != null)
                    node.left.val = nextLevelSum - childrenSum;
                if (node.right != null)
                    node.right.val = nextLevelSum - childrenSum;
            }
        }
        return root;
    }

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