C语言判定一棵二叉树是否为二叉搜索树的方法分析

2020-01-06 19:30:04于丽


int isBST(struct node* node)
{
 if (node==NULL) return(true);
 //如果左子树最大值>=当前node的值,则返回false
 if (node->left!=NULL && maxValue(node->left) >= node->data)
  return(false);
 // 如果右子树最小值<=当前node的值,返回false
 if (node->right!=NULL && minValue(node->right) <= node->data)
  return(false);
 // 如果左子树或者右子树不是BST,返回false
 if (!isBST(node->left) || !isBST(node->right))
  return(false);
 // 通过所有测试,返回true
 return(true);
}

解法2:更好的解法

以前面提到的binary tree(1)为例,当我们从结点10遍历到右结点15时,我们知道右子树结点值肯定都在10和+INFINITY(无穷大)之间。当我们遍历到结点15的左孩子结点6时,我们知道结点15的左子树结点值都必须在10到15之间。显然,结点6不符合条件,因此它不是一棵二叉搜索树。该算法代码如下:


int isBST2(struct node* node)
{
   return(isBSTUtil(node, INT_MIN, INT_MAX));
}
/*
给定的二叉树是BST则返回true,且它的值 >min 以及 < max.
*/
int isBSTUtil(struct node* node, int min, int max)
{
   if (node==NULL) return(true);
   // 如果不满足min和max约束,返回false
   if (node->data<=min || node->data>=max) return(false);
   // 递归判断左右子树是否满足min和max约束条件
   return
     isBSTUtil(node->left, min, node->data) &&
     isBSTUtil(node->right, node->data, max)
   );
}

由于该算法只需要访问每个结点1次,因此时间复杂度为O(n),比解法1效率高很多。

解法3:中序遍历算法

因为一棵二叉搜索树的中序遍历后其结点值是从小到大排好序的,所以依此给出下面的解法。该解法时间复杂度也是O(n)。


bool isBSTInOrder(BinaryTree *root)
{
 int prev = INT_MIN;
 return isBSTInOrderHelper(root, prev);
}
/*该函数判断二叉树p是否是一棵二叉搜索树,且其结点值都大于prev*/
bool isBSTInOrderHelper(BinaryTree *p, int& prev)
{
 if (!p) return true;
 if (isBSTInOrderHelper(p->left, prev)) { // 如果左子树是二叉搜索树,且结点值都大于prev
  if (p->data > prev) { //判断当前结点值是否大于prev,因为此时prev已经设置为已经中序遍历过的结点的最大值。
   prev = p->data;
   return isBSTInOrderHelper(p->right, prev); //若结点值大于prev,则设置prev为当前结点值,并判断右子树是否二叉搜索树且结点值都大于prev。
  } else {
   return false;
  }
 }
 else {
  return false;
 }
}