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在受污染的二叉树中查找元素

给出一个满足下述规则的二叉树: root.val == 0 对于任意 treeNode : 如果 treeNode.val 为 x 且 treeNode.left != null ,那么 treeNode.left.val == 2 * x + 1 如果 treeNode.val 为 x 且 tre…

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中等 · 二分·树·traversal

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答案摘要

我们先通过 DFS 遍历二叉树,将节点值恢复为原来的值,并将所有节点值存入哈希表中。然后在查找时,只需要判断哈希表中是否存在目标值即可。 时间复杂度方面,初始化时需要遍历二叉树,时间复杂度为 ,查找时只需要判断哈希表中是否存在目标值,时间复杂度为 。空间复杂度 。其中 为二叉树节点个数。

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题目描述

给出一个满足下述规则的二叉树:

  1. root.val == 0
  2. 对于任意 treeNode
    1. 如果 treeNode.val 为 x 且 treeNode.left != null,那么 treeNode.left.val == 2 * x + 1
    2. 如果 treeNode.val 为 xtreeNode.right != null,那么 treeNode.right.val == 2 * x + 2

现在这个二叉树受到「污染」,所有的 treeNode.val 都变成了 -1

请你先还原二叉树,然后实现 FindElements 类:

  • FindElements(TreeNode* root) 用受污染的二叉树初始化对象,你需要先把它还原。
  • bool find(int target) 判断目标值 target 是否存在于还原后的二叉树中并返回结果。

 

示例 1:

输入:
["FindElements","find","find"]
[[[-1,null,-1]],[1],[2]]
输出:
[null,false,true]
解释:
FindElements findElements = new FindElements([-1,null,-1]); 
findElements.find(1); // return False 
findElements.find(2); // return True 

示例 2:

输入:
["FindElements","find","find","find"]
[[[-1,-1,-1,-1,-1]],[1],[3],[5]]
输出:
[null,true,true,false]
解释:
FindElements findElements = new FindElements([-1,-1,-1,-1,-1]);
findElements.find(1); // return True
findElements.find(3); // return True
findElements.find(5); // return False

示例 3:

输入:
["FindElements","find","find","find","find"]
[[[-1,null,-1,-1,null,-1]],[2],[3],[4],[5]]
输出:
[null,true,false,false,true]
解释:
FindElements findElements = new FindElements([-1,null,-1,-1,null,-1]);
findElements.find(2); // return True
findElements.find(3); // return False
findElements.find(4); // return False
findElements.find(5); // return True

 

提示:

  • TreeNode.val == -1
  • 二叉树的高度不超过 20
  • 节点的总数在 [1, 104] 之间
  • 调用 find() 的总次数在 [1, 104] 之间
  • 0 <= target <= 106
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解题思路

方法一:DFS + 哈希表

我们先通过 DFS 遍历二叉树,将节点值恢复为原来的值,并将所有节点值存入哈希表中。然后在查找时,只需要判断哈希表中是否存在目标值即可。

时间复杂度方面,初始化时需要遍历二叉树,时间复杂度为 O(n)O(n),查找时只需要判断哈希表中是否存在目标值,时间复杂度为 O(1)O(1)。空间复杂度 O(n)O(n)。其中 nn 为二叉树节点个数。

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# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode:
#     def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
#         self.val = val
#         self.left = left
#         self.right = right
class FindElements:

    def __init__(self, root: Optional[TreeNode]):
        def dfs(root: Optional[TreeNode]):
            self.s.add(root.val)
            if root.left:
                root.left.val = root.val * 2 + 1
                dfs(root.left)
            if root.right:
                root.right.val = root.val * 2 + 2
                dfs(root.right)

        root.val = 0
        self.s = set()
        dfs(root)

    def find(self, target: int) -> bool:
        return target in self.s


# Your FindElements object will be instantiated and called as such:
# obj = FindElements(root)
# param_1 = obj.find(target)
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复杂度分析

指标
时间O(N)
空间O(N)
psychology

面试官常问的追问

外企场景
  • question_mark

    Ask for reconstruction method and whether DFS or BFS is preferred.

  • question_mark

    Check if candidate uses a hash set for fast find queries.

  • question_mark

    Probe edge cases like missing left or right children and tree depth limits.

warning

常见陷阱

外企场景
  • error

    Failing to correctly compute child values from parent nodes, leading to incorrect tree reconstruction.

  • error

    Not handling null children and attempting to assign values, causing runtime errors.

  • error

    Using traversal without a hash set, resulting in O(N) find queries instead of O(1).

swap_horiz

进阶变体

外企场景
  • arrow_right_alt

    Recovering a contaminated N-ary tree instead of a binary tree using similar value reconstruction rules.

  • arrow_right_alt

    Supporting updates where new nodes are added to the recovered tree and find must reflect additions.

  • arrow_right_alt

    Implementing the recovery with BFS instead of DFS to handle extremely wide trees more efficiently.

help

常见问题

外企场景

在受污染的二叉树中查找元素题解:二分·树·traversal | LeetCode #1261 中等