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c++中如何判断二叉树是否平衡_c++二叉树平衡性判断方法

冰火之心

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发布时间:2025-09-30 18:42:01

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来源于php中文网

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平衡二叉树要求任意节点左右子树高度差不超过1。采用自底向上递归结合后序遍历,可在O(n)时间高效判断,推荐使用;而自顶向下方法因重复计算高度,最坏时间复杂度为O(n²),不推荐。

c++中如何判断二叉树是否平衡_c++二叉树平衡性判断方法

判断二叉树是否平衡,核心是看每个节点的左右子树高度差是否不超过1。在C++中,通常采用递归方式结合后序遍历实现高效判断。

什么是平衡二叉树

一棵平衡二叉树(如AVL树)要求任意节点的左右子树高度差不超过1。也就是说,对每个节点都要满足:

  • 左子树是平衡的
  • 右子树是平衡的
  • 左右子树高度差 ≤ 1

方法一:自底向上递归(推荐)

使用后序遍历,在计算树高的同时判断是否平衡,避免重复计算,时间复杂度 O(n)。

struct TreeNode {
    int val;
    TreeNode *left;
    TreeNode *right;
    TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
};

int checkBalance(TreeNode* root) { if (!root) return 0; // 空节点高度为0

int leftHeight = checkBalance(root->left);
if (leftHeight == -1) return -1; // 左子树不平衡

int rightHeight = checkBalance(root->right);
if (rightHeight == -1) return -1; // 右子树不平衡

if (abs(leftHeight - rightHeight) > 1) return -1; // 当前节点不平衡

return max(leftHeight, rightHeight) + 1; // 返回当前高度

}

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

bool isBalanced(TreeNode* root) { return checkBalance(root) != -1; }

说明:函数返回-1表示子树不平衡,否则返回树的高度。这样一次递归完成两个任务,效率高。

方法二:自顶向下暴力判断(不推荐)

对每个节点都单独计算左右子树高度并比较,再递归检查左右子树。虽然逻辑清晰,但会重复计算高度,时间复杂度最坏可达 O(n²)。

Removal.AI
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int getHeight(TreeNode* root) {
    if (!root) return 0;
    return max(getHeight(root->left), getHeight(root->right)) + 1;
}

bool isBalanced(TreeNode* root) { if (!root) return true;

int leftHeight = getHeight(root->left);
int rightHeight = getHeight(root->right);

return abs(leftHeight - rightHeight) <= 1 &&
       isBalanced(root->left) &&
       isBalanced(root->right);

}

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

缺点:同一个节点的高度会被多次计算,性能较差,尤其在大树上明显。

总结与建议

实际应用中应优先选择自底向上的递归方法。它通过后序遍历一次性获取高度和平衡信息,避免冗余计算,代码简洁且高效。掌握这种“一边计算一边判断”的思路,有助于解决其他树形结构问题。

基本上就这些。

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