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LeetCode - #173 二叉搜索树迭代器

前言

我们社区陆续会将顾毅(Netflix 增长,《iOS 面试之道》作者,ACE 职业健身教练。)的 Swift 算法题题解整理为文字版以方便大家学习与阅读。

LeetCode 算法到目前我们已经更新到 171 期,我们会保持更新时间和进度(周一、周三、周五早上 9:00 发布),每期的内容不多,我们希望大家可以在上班路上阅读,长久积累会有很大提升。

不积跬步,无以至千里;不积小流,无以成江海,Swift社区 伴你前行。如果大家有建议和意见欢迎在文末留言,我们会尽力满足大家的需求。

难度水平:中等

1. 描述

实现一个二叉搜索树迭代器类 ​​BSTIterator​​ ,表示一个按中序遍历二叉搜索树(BST)的迭代器:

  • ​BSTIterator(TreeNode root)​​​ 初始化​​BSTIterator​​​ 类的一个对象。BST 的根节点​​root​​ 会作为构造函数的一部分给出。指针应初始化为一个不存在于 BST 中的数字,且该数字小于 BST 中的任何元素。
  • ​boolean hasNext()​​​ 如果向指针右侧遍历存在数字,则返回​​true​​​ ;否则返回​​false​​ 。
  • ​int next()​​ 将指针向右移动,然后返回指针处的数字。

注意,指针初始化为一个不存在于 BST 中的数字,所以对 ​​next()​​ 的首次调用将返回 BST 中的最小元素。

你可以假设 ​​next()​​​ 调用总是有效的,也就是说,当调用 ​​next()​​ 时,BST 的中序遍历中至少存在一个下一个数字。

2. 示例

示例 1

输入
["BSTIterator", "next", "next", "hasNext", "next", "hasNext", "next", "hasNext", "next", "hasNext"]
[[[7, 3, 15, null, null, 9, 20]], [], [], [], [], [], [], [], [], []]
输出
[null, 3, 7, true, 9, true, 15, true, 20, false]

解释
BSTIterator bSTIterator = new BSTIterator([7, 3, 15, null, null, 9, 20]);
bSTIterator.next(); // 返回 3
bSTIterator.next(); // 返回 7
bSTIterator.hasNext(); // 返回 True
bSTIterator.next(); // 返回 9
bSTIterator.hasNext(); // 返回 True
bSTIterator.next(); // 返回 15
bSTIterator.hasNext(); // 返回 True
bSTIterator.next(); // 返回 20
bSTIterator.hasNext(); // 返回 False

约束条件:

  • 树中节点的数目在范围​​[1, 10^5]​​ 内
  • ​0 <= Node.val <= 10^6​
  • 最多调用​​10^5​​​ 次​​hasNext​​​ 和​​next​​ 操作

进阶:

  • 你可以设计一个满足下述条件的解决方案吗?​​next()​​​ 和​​hasNext()​​​ 操作均摊时间复杂度为​​O(1)​​​ ,并使用​​O(h)​​​ 内存。其中​​h​​ 是树的高度。

3. 答案

/**
* Definition for a binary tree node.
* public class TreeNode {
* public var val: Int
* public var left: TreeNode?
* public var right: TreeNode?
* public init(_ val: Int) {
* self.val = val
* self.left = nil
* self.right = nil
* }
* }
*/

class BSTIterator {

var stack: [TreeNode]

init(_ root: TreeNode?) {
stack = [TreeNode]()

loadAllLeftToStack(from: root)
}

/** @return the next smallest number */
func next() -> Int {
let node = stack.removeLast()

loadAllLeftToStack(from: node.right)

return node.val
}

/** @return whether we have a next smallest number */
func hasNext() -> Bool {
return !stack.isEmpty
}

private func loadAllLeftToStack(from root: TreeNode?) {
var node = root

while let current = node {
stack.append(current)
node = current.left
}
}
}

/**
* Your BSTIterator object will be instantiated and called as such:
* let obj = BSTIterator(root)
* let ret_1: Int = obj.next()
* let ret_2: Bool = obj.hasNext()
*/

  • 主要思想:按顺序迭代使用堆栈。
  • 时间复杂度: O(n)
  • 空间复杂度: O(n)

该算法题解的仓库:LeetCode-Swift

点击前往 LeetCode 练习

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