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c++中如何判断二叉树是否平衡_c++二叉树平衡判断方法

尼克
发布: 2025-10-12 23:57:02
原创
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判断二叉树是否平衡需检查每个节点左右子树高度差不超过1。定义TreeNode结构后,通过递归实现后序遍历,设计checkHeight函数计算子树高度并标记不平衡情况(返回-1),isBalanced函数调用checkHeight判断结果是否不为-1。该方法时间复杂度O(n),空间复杂度O(h),避免重复计算,可提前终止,适用于实际开发与面试场景。测试示例显示其正确性与高效性。

c++中如何判断二叉树是否平衡_c++二叉树平衡判断方法

在C++中判断二叉树是否平衡,核心是检查每个节点的左右子树高度差是否不超过1。所谓平衡二叉树(如AVL树),是指任意节点的左右子树高度之差的绝对值 ≤ 1。

定义二叉树节点结构

通常我们先定义一个简单的二叉树节点结构:

struct TreeNode {
    int val;
    TreeNode *left;
    TreeNode *right;
    TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
};

计算树的高度并判断平衡

最直观的方法是递归计算每个子树的高度,同时判断是否平衡。可以设计一个辅助函数,返回子树的高度,若子树不平衡则返回-1作为标记。

int checkHeight(TreeNode* root) {
    if (root == nullptr) return 0;

    int leftHeight = checkHeight(root->left);
    if (leftHeight == -1) return -1; // 左子树不平衡

    int rightHeight = checkHeight(root->right);
    if (rightHeight == -1) return -1; // 右子树不平衡

    if (abs(leftHeight - rightHeight) > 1) return -1; // 当前节点不平衡

    return max(leftHeight, rightHeight) + 1; // 返回当前高度
}

bool isBalanced(TreeNode* root) {
    return checkHeight(root) != -1;
}

方法优点:高效且一次遍历完成

这种方法的关键在于后序遍历,先处理子树再判断当前节点,避免重复计算高度。时间复杂度为 O(n),空间复杂度为 O(h),h 是树的高度(递归深度)。
  • 每棵子树的高度只计算一次
  • 一旦发现某子树不平衡,立即返回-1,提前终止
  • 适合面试和实际工程使用

测试示例

例如构建一个简单平衡树:

TreeNode* root = new TreeNode(1);
root->left = new TreeNode(2);
root->right = new TreeNode(3);
root->left->left = new TreeNode(4);

调用 isBalanced(root) 将返回 true。

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基本上就这些。用递归配合高度检测,既能准确判断又效率高。

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