LeetCode算法題-Search in a Binary Search Tree（Java實現）

這是悅樂書的第295次更新，第314篇原創

01 看題和準備

今天介紹的是LeetCode算法題中Easy級別的第163題（順位題號是700）。給定一個二叉搜索樹（BST）的和正整數val。 你需要在BST中找到節點的值等於給定val的節點。返回以該節點爲根的子樹。如果此節點不存在，則應返回null。例如：

鑑於樹：

        4
       / \
      2   7
     / \
    1   3

以及搜索的價值val：2

你應該返回這個子樹：

      2     
     / \   
    1   3

在上面的示例中，如果我們要搜索值5，因爲沒有值爲5的節點，我們應該返回null。

注意：空樹由null表示，因此你可以將預期輸出（序列化樹格式）視爲[]，而不是null。

本次解題使用的開發工具是eclipse，jdk使用的版本是1.8，環境是win7 64位系統，使用Java語言編寫和測試。

02 第一種解法

直接使用遞歸。因爲題目給的二叉樹是BST，其中序遍歷的節點值是從小到大排列且有序的，因此，直接使用中序遍歷的順序，按照左子樹-->根-->右子樹的順序遍歷即可。

// 藉助中序遍歷，左根右的順序
public TreeNode searchBST(TreeNode root, int val) {
    // 先判空
    if (root == null) {
        return null;
    }
    // 如果val大於當前節點值，就往右子樹裏面找
    if (root.val < val) {
          return searchBST(root.right, val);
    }
    // 如果相等，返回當前以節點爲根節點的子樹
    if (root.val == val) {
        return root;
    }
    // 如果val小於當前節點值，就往左子樹裏面找
    if (root.val > val) {
          return searchBST(root.left, val);
    }
    return null;
}

03 第二種解法

也可以世界使用迭代的方式，藉助while循環來實現，循環內部的判斷邏輯和第一種解法類似，如果當前節點值大於val，就進入左子樹找；如果當前節點值小於val，就進入右子樹找；如果相等，直接返回以當前節點爲根節點的子樹。

public TreeNode searchBST(TreeNode root, int val) {
    while (root != null) {
        if (root.val > val) {
            root = root.left;
        } else if(root.val < val){
            root = root.right;
        } else {
            return root;
        }
    }
    return null;
}

04 第三種解法

我們也可以使用隊列來做。將所有節點值依次入隊列，在入隊列前先判斷節點值是否等於val，等於就直接返回當前節點所在子樹。

public TreeNode searchBST(TreeNode root, int val) {
    if (root == null || root.val == val) {
        return root;
    }
    Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<TreeNode>();
    queue.offer(root);
    while (!queue.isEmpty()) {
        TreeNode temp = queue.poll();
        if (temp.val == val) {
            return temp;
        } 
        if (temp.left != null) {
            queue.offer(temp.left);
        }
        if (temp.right != null) {
            queue.offer(temp.right);
        }
    }
    return null;
}

05 第四種解法

我們也可以將第三種方法再優化，不必所有的節點都進隊列，根據節點值的大小，來判斷是進左子樹還是進右子樹，此解法與第二種解法類似，但是使用隊列會有點多餘，直接使用第二種解法會更好，第二種解法的空間複雜度更低。

public TreeNode searchBST(TreeNode root, int val) {
    if (root == null || root.val == val) {
        return root;
    }
    Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<TreeNode>();
    queue.offer(root);
    while (!queue.isEmpty()) {
        TreeNode temp = queue.poll();
        if (temp != null && temp.val == val) {
            return temp;
        } else if (temp != null && temp.val > val) {
            queue.offer(temp.left);
        } else if (temp != null && temp.val < val) {
            queue.offer(temp.right);
        }
    }
    return null;
}

06 小結

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