求解二叉查找树中的最低公共祖先结点

一，问题描述

请构造一棵二叉查找树，并给定两个结点，请找出这两个结点的最低公共祖先结点。

这里假设二叉查找树中的结点的权值存储是整型数字(见代码中的BinaryNode内部类)，最低公共祖先结点如下：结点5 和 结点12 的最低公共祖先结点是结点10

二，实现思路

假设给定的两个结点的权值分别为 node1 和 node2

如果根的权值处于 node1 和 node2 之间,则根就是它们的最低公共祖先结点

如果根的权值比 node1 和 node2 都大,则它们的最低公共祖先结点在根的左子树中

如果根的权值比 node1 和 node2 都小,则它们的最低公共祖先结点在根的右子树中

因此，这可以用递归来实现。

三，代码实现

首先得构造一棵二叉查找树。具体构造可参考：二叉树的构造

构造好之后，调用lowestCommonParentNode方法即可找出最低公共祖先结点的权值。

public class LowCommonNode {

    private class BinaryNode{
        BinaryNode left;
        BinaryNode right;
        int ele;
        
        public BinaryNode(int ele) {
            this.ele = ele;
            left = right = null;
        }
    }
    
    private BinaryNode root;
    
    private void buildTree(int[] arr){
        for (int i : arr) {
            insert(i);
        }
    }
    private void insert(int ele){
        root = insert(root, ele);
    }
    private BinaryNode insert(BinaryNode root, int ele){
        if(root == null)
            return new BinaryNode(ele);
        
        if(root.ele > ele)//insert left
            root.left = insert(root.left, ele);
        else if(root.ele < ele)
            root.right = insert(root.right, ele);
        else
            root.left = insert(root.left, ele);//相等时,放在左边
        return root;
    }
    
    /**
     * 求解二叉查找树中  node1 和 node2 代表的节点的 最低公共祖先结点
     * 首先让node1总是代表权值较小的那个结点.
     * 对于二叉查找树而言:
     * 如果根的权值处于 node1 和 node2 之间,则根就是它们的最低公共祖先结点
     * 如果根的权值比 node1 和 node2 都大,则它们的最低公共祖先结点在根的左子树中
     * 如果根的权值比 node1 和 node2 都小,则它们的最低公共祖先结点在根的右子树中
     */
    public int lowestCommonParentNode(BinaryNode root, int node1, int node2)
    {
        if(node1 > node2)
        {
            int tmp = node1;
            node1 = node2;
            node2 = tmp;
        }
        assert node1 < node2;
        
        if(root == null)
            throw new IllegalArgumentException(" neither node1 nor node2 contains in binary search tree ");
        
        if(root.ele > node1 && root.ele < node2)
            return root.ele;
        
        if(root.ele > node1 && root.ele > node2)//if(root.ele > node2)
            //在左子树中查找最低公共祖先结点
            return lowestCommonParentNode(root.left, node1, node2);
        else//root.ele < node1
            //在右子树中查找最低公共祖先结点
            return lowestCommonParentNode(root.right, node1, node2);
    }
    
    //hapjin test
    public static void main(String[] args) {
        LowCommonNode lcn = new LowCommonNode();
        int[] arr = {20,10,30,5,15,25,40,12,18};
        lcn.buildTree(arr);//build a binary search tree
        
        // node1 and node2 should exist in arr,or will throw IllegalArgumentException
        int node1 = 5;
        int node2 = 12;
        
        //should build Tree before invoke lowestCommonParentNode
        System.out.println(lcn.lowestCommonParentNode(lcn.root, node1, node2));
    }
}

四，参考资料

求解二叉树中两个结点的最低公共父结点

二叉树的构造