LeetCode算法题-Two Sum IV - Input is a BST（Java实现）

这是悦乐书的第280次更新，第296篇原创

01 看题和准备

今天介绍的是LeetCode算法题中Easy级别的第148题（顺位题号是653）。给定二进制搜索树和目标数，如果BST中存在两个元素，使得它们的总和等于给定目标，则返回true。例如：

    5
   / \
  3   6
 / \   \
2   4   7

目标值：9

输出：true

    5
   / \
  3   6
 / \   \
2   4   7

目标值：28

输出：false

本次解题使用的开发工具是eclipse，jdk使用的版本是1.8，环境是win7 64位系统，使用Java语言编写和测试。

02 第一种解法

判断在给出的一组数据中，是否存在两个数之和等于给出的目标值，只是给出的数据是个二叉搜索树。所以，我们需要先将数据抽出来，遍历二叉树的节点值，然后再去其中找那可能存在的两个数。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public boolean findTarget(TreeNode root, int k) {
        Map<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer,Integer>();
        preOrder(root, map);
        // 遍历map
        for (Integer key : map.keySet()) {
            // 分两种情况：k由两个相同的节点值之和组成；由不同的节点值之和组成
            if ((k-key == key && map.get(key) >= 2) || (k-key != key && map.containsKey(k-key))) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    // 使用递归，前序遍历，将二叉树的节点值添加进map中
    public void preOrder(TreeNode node, Map<Integer, Integer> map) {
        if (node == null) {
            return ;
        }
        map.put(node.val, map.getOrDefault(node.val, 0)+1);
        preOrder(node.left, map);
        preOrder(node.right, map);
    }
}

03 第二种解法

我们也可以不使用HashMap，直接使用数组，另外，题目还说了此二叉树是个BST，那么它的中序遍历的节点值是有序的，那么我们可以直接使用双指针而不必排序，对所有的节点值直接判断。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public boolean findTarget(TreeNode root, int k) {
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        inOrder(root, list);
        // 使用双指针
        int start = 0, end = list.size()-1;
        while (start < end) {
            int sum = list.get(start) + list.get(end);
            if (sum == k) {
                return true;
            }
            if (sum > k) {
                end--;
            } else {
                start++;
            }
        }
        return false;
    }

    // 使用递归，中序遍历，将二叉树的节点值添加进list中
    public void inOrder(TreeNode node, List<Integer> list) {
        if (node == null) {
            return ;
        }
        // 左子树
        inOrder(node.left, list);
        // 根节点
        list.add(node.val);
        // 右子树
        inOrder(node.right, list);
    }
}

04 第三种解法

我们也可以使用HashSet，思路和第一种解法类似，依旧使用递归遍历BST的节点，但是此解法是直接在递归方法里面做了判断，如果里面存在两个节点值的话，就直接返回true。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public boolean findTarget(TreeNode root, int k) {
        Set<Integer> set = new HashSet<Integer>();
        return helper(root, set, k);
    }

    // 使用递归，将二叉树的节点值添加进set中
    public boolean helper(TreeNode node, Set<Integer> set, int k) {
        if (node == null) {
            return false;
        }
        if (set.contains(k-node.val)) {
            return true;
        }
        set.add(node.val);
        return helper(node.left, set, k) || helper(node.right, set, k);
    }
}

05 第四种解法

针对上面的第三种解法，我们可以使用迭代的方式来实现，借助队列来实现。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public boolean findTarget(TreeNode root, int k) {
        Set<Integer> set = new HashSet<Integer>();
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<TreeNode>();
        queue.offer(root);
        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode node = queue.poll();
            // 判断是否包含另外一个数字
            if (set.contains(k-node.val)) {
                return true;
            }
            set.add(node.val);
            // 将其左右子节点继续入队列
            if (node.left != null) {
                queue.offer(node.left);
            }
            if (node.right != null) {
                queue.offer(node.right);
            }
        }
        return false;
    }
}

06 小结

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