非递归写法

要想找到两个节点的最近公共祖先节点,我们可以从两个节点往上找,每个节点都往上走,一直走到根节点,那么根节点到这两个节点的连线肯定有相交的地方,如果是从上往下走,那么最后一次相交的节点就是他们的最近公共祖先节点。我们就以找6和7的最近公共节点来画个图看一下

图片说明

我们看到6和7公共祖先有5和3,但最近的是5。我们只要往上找,找到他们第一个相同的公共祖先节点即可,但怎么找到每个节点的父节点呢,我们只需要把每个节点都遍历一遍,然后顺便记录他们的父节点存储在Map中。我们先找到其中的一条路径,比如6→5→3,然后在另一个节点往上找,由于7不在那条路径上,我们找7的父节点是2,2也不在那条路径上,我们接着往上找,2的父节点是5,5在那条路径上,所以5就是他们的最近公共子节点。

其实这里我们可以优化一下,我们没必要遍历所有的结点,我们一层一层的遍历(也就是BFS),只需要这两个节点都遍历到就可以了,比如上面2和8的公共结点,我们只需要遍历到第3层,把2和8都遍历到就行了,没必要再遍历第4层了。(BFS就是一层一层的遍历,如下图所示)
图片说明

我们来看下代码

    public int lowestCommonAncestor(TreeNode root, int o1, int o2) {
        //记录遍历到的每个节点的父节点。
        Map<Integer, Integer> parent = new HashMap<>();
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        parent.put(root.val, Integer.MIN_VALUE);//根节点没有父节点,给他默认一个值
        queue.add(root);
        //直到两个节点都找到为止。
        while (!parent.containsKey(o1) || !parent.containsKey(o2)) {
            //队列是一边进一边出,这里poll方法是出队,
            TreeNode node = queue.poll();
            if (node.left != null) {
                //左子节点不为空,记录下他的父节点
                parent.put(node.left.val, node.val);
                //左子节点不为空,把它加入到队列中
                queue.add(node.left);
            }
            //右节点同上
            if (node.right != null) {
                parent.put(node.right.val, node.val);
                queue.add(node.right);
            }
        }
        Set<Integer> ancestors = new HashSet<>();
        //记录下o1和他的祖先节点,从o1节点开始一直到根节点。
        while (parent.containsKey(o1)) {
            ancestors.add(o1);
            o1 = parent.get(o1);
        }
        //查看o1和他的祖先节点是否包含o2节点,如果不包含再看是否包含o2的父节点……
        while (!ancestors.contains(o2))
            o2 = parent.get(o2);
        return o2;
    }

时间复杂度:O(n),n是二叉树节点的个数,最坏情况下每个节点都会被访问一遍
空间复杂度:O(n),一个是BFS需要的队列,一个是父子节点关系的map

看下运行结果

图片说明


递归写法

这题我们还可以改一下,使用递归的写法,代码中有注释,就不在详细介绍。

    public int lowestCommonAncestor(TreeNode root, int o1, int o2) {
        return helper(root, o1, o2).val;
    }

    public TreeNode helper(TreeNode root, int o1, int o2) {
        if (root == null || root.val == o1 || root.val == o2)
            return root;
        TreeNode left = helper(root.left, o1, o2);
        TreeNode right = helper(root.right, o1, o2);
        //如果left为空,说明这两个节点在root结点的右子树上,我们只需要返回右子树查找的结果即可
        if (left == null)
            return right;
        //同上
        if (right == null)
            return left;
        //如果left和right都不为空,说明这两个节点一个在root的左子树上一个在root的右子树上,
        //我们只需要返回cur结点即可。
        return root;
    }

时间复杂度:O(n),n是二叉树节点的个数,最坏情况下每个节点都会被访问一遍
空间复杂度:O(n),因为是递归,取决于栈的深度,最差最差情况下,二叉树退化成链表,栈的深度是n。

看一下运行结果

图片说明


截止到目前我在公众号“数据结构和算法”中已经写了500多道算法题,其中部分已经整理成了pdf文档,目前总共有1000多页(并且还会不断的增加),大家可以免费下载
下载链接https://pan.baidu.com/s/1hjwK0ZeRxYGB8lIkbKuQgQ
提取码:6666

如果觉得有用就给个赞吧,还可以关注我的《牛客博客》查看更多的详细题解