НАЙМЕНШИЙ СПІЛЬНИЙ ПРЕДОК У БІНАРНОМУ ДЕРЕВІ - TECHCODEVIEW.COM

Що таке найнижчий спільний предок у бінарному дереві?

The найнижчий спільний предок це найнижчий вузол у дереві, який має як n1, так і n2 нащадки, де n1 і n2 — вузли, для яких ми хочемо знайти LCA. Отже, LCA бінарного дерева з вузлами n1 і n2 є спільним предком n1 і n2, який розташований найдальше від кореня.

Застосування найменшого спільного предка (LCA):

Щоб визначити відстань між парами вузлів у дереві: відстань від n1 до n2 можна обчислити як відстань від кореня до n1 плюс відстань від кореня до n2 мінус подвоєна відстань від кореня до їх найменшої спільної точки. предок.

Найнижчий спільний предок у бінарному дереві

Рекомендована практика Найнижчий спільний предок у двійковому дереві Спробуйте!

Найменший спільний предок у двійковому дереві шляхом зберігання шляхів від кореня до n1 і кореня до n2:

Ідея цього підходу полягає в тому, щоб зберегти шлях від кореня до n1 і кореня до n2 у двох окремих структурах даних. Потім перегляньте одночасно значення, що зберігаються в структурі даних, і знайдіть першу невідповідність.

Ілюстрація:

Знайдіть LCA чисел 5 і 6

Шлях від кореня до 5 = { 1, 2, 5 }
Шлях від кореня до 6 = { 1, 3, 6 }

Починаємо перевірку з 0 індексу. Оскільки обидва значення збігаються (pathA[0] = pathB[0]), ми переходимо до наступного індексу.

pathA[1] не дорівнює pathB[1], існує невідповідність, тому ми розглядаємо попереднє значення.

Тому LCA (5,6) = 1

Щоб вирішити проблему, виконайте наведені нижче дії.

Знайдіть шлях від кореня до n1 і збережіть його у векторі чи масиві.
Знайдіть шлях від кореня до n2 і збережіть його в іншому векторі чи масиві.
Пройдіть обидва шляхи, доки значення в масивах не стануть однаковими. Повертає загальний елемент безпосередньо перед невідповідністю.

Нижче наведено реалізацію наведеного вище алгоритму:

C++

// C++ Program for Lowest Common Ancestor> // in a Binary Tree> // A O(n) solution to find LCA> // of two given values n1 and n2> #include> using> namespace> std;> // A Binary Tree node> struct> Node {> >int> key;> >struct> Node *left, *right;> };> // Utility function creates a new binary tree node with> // given key> Node* newNode(>int> k)> {> >Node* temp =>new> Node;> >temp->ключ = k;> >temp->лівий = temp->right = NULL;> >return> temp;> }> // Finds the path from root node to given root of the tree,> // Stores the path in a vector path[], returns true if path> // exists otherwise false> bool> findPath(Node* root, vector<>int>>& шлях,>int> k)> (root->right && findPath(root->right, path, k)))> >return> true>;> >// If not present in subtree rooted with root, remove> >// root from path[] and return false> >path.pop_back();> >return> false>;> > // Returns LCA if node n1, n2 are present in the given> // binary tree, otherwise return -1> int> findLCA(Node* root,>int> n1,>int> n2)> > // Driver program to test above functions> int> main()> {> >// Let us create the Binary Tree shown in above diagram.> >Node* root = newNode(1);> >root->ліворуч = newNode(2);> >root->right = newNode(3);> >root->ліворуч->ліворуч = newNode(4);> >root->ліворуч->праворуч = newNode(5);> >root->right->left = newNode(6);>> >root->right->right = newNode(7);>> >cout <<>'LCA(4, 5) = '> << findLCA(root, 4, 5);> >cout <<>

'
LCA(4, 6) = '>

<< findLCA(root, 4, 6);> >cout <<>

'
LCA(3, 4) = '>

<< findLCA(root, 3, 4);> >cout <<>

'
LCA(2, 4) = '>

<< findLCA(root, 2, 4);> >return> 0;> }>

Java

// Java Program for Lowest Common Ancestor> // in a Binary Tree> // A O(n) solution to find LCA of> // two given values n1 and n2> import> java.util.ArrayList;> import> java.util.List;> // A Binary Tree node> class> Node {> >int> data;> >Node left, right;> >Node(>int> value)> >{> >data = value;> >left = right =>null>;> >}> }> public> class> BT_NoParentPtr_Solution1 {> >Node root;> >private> List path1 =>new> ArrayList();> >private> List path2 =>new> ArrayList();> >// Finds the path from root node to given root of the> >// tree.> >int> findLCA(>int> n1,>int> n2)> >{> >path1.clear();> >path2.clear();> >return> findLCAInternal(root, n1, n2);> >}> >private> int> findLCAInternal(Node root,>int> n1,>int> n2)> >{> >if> (!findPath(root, n1, path1)> >|| !findPath(root, n2, path2)) {> >System.out.println((path1.size()>>0>)> >?>'n1 is present'> >:>'n1 is missing'>);> >System.out.println((path2.size()>>0>)> >?>'n2 is present'> >:>'n2 is missing'>);> >return> ->1>;> >}> >int> i;> >for> (i =>0>

; i   i++) {  // System.out.println(path1.get(i) + ' ' +  // path2.get(i));  if (!path1.get(i).equals(path2.get(i)))  break;  }  return path1.get(i - 1);  }  // Finds the path from root node to given root of the  // tree, Stores the path in a vector path[], returns  // true if path exists otherwise false  private boolean findPath(Node root, int n,  List path)  {  // base case  if (root == null) {  return false;  }  // Store this node . The node will be removed if  // not in path from root to n.  path.add(root.data);  if (root.data == n ||  findPath(root.left, n, path) ||  findPath(root.right, n, path)) {  return true;  }  // If not present in subtree rooted with root,  // remove root from path[] and return false  path.remove(path.size() - 1);  return false;  }  // Driver code  public static void main(String[] args)  {  BT_NoParentPtr_Solution1 tree  = new BT_NoParentPtr_Solution1();  tree.root = new Node(1);  tree.root.left = new Node(2);  tree.root.right = new Node(3);  tree.root.left.left = new Node(4);  tree.root.left.right = new Node(5);  tree.root.right.left = new Node(6);  tree.root.right.right = new Node(7);  System.out.println('LCA(4, 5) = '  + tree.findLCA(4, 5));  System.out.println('LCA(4, 6) = '  + tree.findLCA(4, 6));  System.out.println('LCA(3, 4) = '  + tree.findLCA(3, 4));  System.out.println('LCA(2, 4) = '  + tree.findLCA(2, 4));  } } // This code is contributed by Sreenivasulu Rayanki.>

Python3

# Python Program for Lowest Common Ancestor in a Binary Tree> # O(n) solution to find LCS of two given values n1 and n2> # A binary tree node> class> Node:> ># Constructor to create a new binary node> >def> __init__(>self>, key):> >self>.key>=> key> >self>.left>=> None> >self>.right>=> None> # Finds the path from root node to given root of the tree.> # Stores the path in a list path[], returns true if path> # exists otherwise false> def> findPath(root, path, k):> ># Baes Case> >if> root>is> None>:> >return> False> ># Store this node is path vector. The node will be> ># removed if not in path from root to k> >path.append(root.key)> ># See if the k is same as root's key> >if> root.key>=>=> k:> >return> True> ># Check if k is found in left or right sub-tree> >if> ((root.left !>=> None> and> findPath(root.left, path, k))>or> >(root.right !>=> None> and> findPath(root.right, path, k))):> >return> True> ># If not present in subtree rooted with root, remove> ># root from path and return False> >path.pop()> >return> False> # Returns LCA if node n1 , n2 are present in the given> # binary tree otherwise return -1> def> findLCA(root, n1, n2):> ># To store paths to n1 and n2 fromthe root> >path1>=> []> >path2>=> []> ># Find paths from root to n1 and root to n2.> ># If either n1 or n2 is not present , return -1> >if> (>not> findPath(root, path1, n1)>or> not> findPath(root, path2, n2)):> >return> ->1> ># Compare the paths to get the first different value> >i>=> 0> >while>(i <>len>(path1)>and> i <>len>(path2)):> >if> path1[i] !>=> path2[i]:> >break> >i>+>=> 1> >return> path1[i>->1>]> # Driver program to test above function> if> __name__>=>=> '__main__'>:> > ># Let's create the Binary Tree shown in above diagram> >root>=> Node(>1>)> >root.left>=> Node(>2>)> >root.right>=> Node(>3>)> >root.left.left>=> Node(>4>)> >root.left.right>=> Node(>5>)> >root.right.left>=> Node(>6>)> >root.right.right>=> Node(>7>)> > >print>(>'LCA(4, 5) = %d'> %> (findLCA(root,>4>,>5>,)))> >print>(>'LCA(4, 6) = %d'> %> (findLCA(root,>4>,>6>)))> >print>(>'LCA(3, 4) = %d'> %> (findLCA(root,>3>,>4>)))> >print>(>'LCA(2, 4) = %d'> %> (findLCA(root,>2>,>4>)))> # This code is contributed by Nikhil Kumar Singh(nickzuck_007)>

C#

// C# Program for Lowest Common> // Ancestor in a Binary Tree> // A O(n) solution to find LCA> // of two given values n1 and n2> using> System.Collections;> using> System;> // A Binary Tree node> class> Node {> >public> int> data;> >public> Node left, right;> >public> Node(>int> value)> >{> >data = value;> >left = right =>null>;> >}> }> public> class> BT_NoParentPtr_Solution1 {> >Node root;> >private> ArrayList path1 =>new> ArrayList();> >private> ArrayList path2 =>new> ArrayList();> >// Finds the path from root> >// node to given root of the> >// tree.> >int> findLCA(>int> n1,>int> n2)> >{> >path1.Clear();> >path2.Clear();> >return> findLCAInternal(root, n1, n2);> >}> >private> int> findLCAInternal(Node root,>int> n1,>int> n2)> >{> >if> (!findPath(root, n1, path1)> >|| !findPath(root, n2, path2)) {> >Console.Write((path1.Count>0)> >?>'n1 is present'> >:>'n1 is missing'>);> >Console.Write((path2.Count>0)> >?>'n2 is present'> >:>'n2 is missing'>);> >return> -1;> >}> >int> i;> >for>

(i = 0; i   i++) {  // System.out.println(path1.get(i)  // + ' ' + path2.get(i));  if ((int)path1[i] != (int)path2[i])  break;  }  return (int)path1[i - 1];  }  // Finds the path from root node  // to given root of the tree,  // Stores the path in a vector  // path[], returns true if path  // exists otherwise false  private bool findPath(Node root, int n, ArrayList path)  {  // base case  if (root == null) {  return false;  }  // Store this node . The node  // will be removed if not in  // path from root to n.  path.Add(root.data);  if (root.data == n) {  return true;  }  if (root.left != null  && findPath(root.left, n, path)) {  return true;  }  if (root.right != null  && findPath(root.right, n, path)) {  return true;  }  // If not present in subtree  // rooted with root, remove root  // from path[] and return false  path.RemoveAt(path.Count - 1);  return false;  }  // Driver code  public static void Main(String[] args)  {  BT_NoParentPtr_Solution1 tree  = new BT_NoParentPtr_Solution1();  tree.root = new Node(1);  tree.root.left = new Node(2);  tree.root.right = new Node(3);  tree.root.left.left = new Node(4);  tree.root.left.right = new Node(5);  tree.root.right.left = new Node(6);  tree.root.right.right = new Node(7);  Console.Write('LCA(4, 5) = ' + tree.findLCA(4, 5));  Console.Write('
LCA(4, 6) = '  + tree.findLCA(4, 6));  Console.Write('
LCA(3, 4) = '  + tree.findLCA(3, 4));  Console.Write('
LCA(2, 4) = '  + tree.findLCA(2, 4));  } } // This code is contributed by Rutvik_56>

Javascript

> >// JavaScript Program for Lowest Common> >// Ancestor in a Binary Tree> >// A O(n) solution to find LCA of> >// two given values n1 and n2> > >class Node> >{> >constructor(value) {> >this>.left =>null>;> >this>.right =>null>;> >this>.data = value;> >}> >}> > >let root;> >let path1 = [];> >let path2 = [];> > >// Finds the path from root node to given root of the tree.> >function> findLCA(n1, n2) {> >path1 = [];> >path2 = [];> >return> findLCAInternal(root, n1, n2);> >}> > >function> findLCAInternal(root, n1, n2) {> > >if> (!findPath(root, n1, path1) || !findPath(root, n2, path2))> >{> >document.write((path1.length>0) ?> >'n1 is present'> :>'n1 is missing'>);> >document.write((path2.length>0) ?> >'n2 is present'> :>'n2 is missing'>);> >return> -1;> >}> > >let i;> >for>

(i = 0; i     // System.out.println(path1.get(i) + ' ' + path2.get(i));  if (path1[i] != path2[i])  break;  }    return path1[i-1];  }    // Finds the path from root node to   // given root of the tree, Stores the  // path in a vector path[], returns true  // if path exists otherwise false  function findPath(root, n, path)  {  // base case  if (root == null) {  return false;  }    // Store this node . The node will be removed if  // not in path from root to n.  path.push(root.data);    if (root.data == n) {  return true;  }    if (root.left != null && findPath(root.left, n, path)) {  return true;  }    if (root.right != null && findPath(root.right, n, path)) {  return true;  }    // If not present in subtree rooted with root,   // remove root from  // path[] and return false  path.pop();    return false;  }    root = new Node(1);  root.left = new Node(2);  root.right = new Node(3);  root.left.left = new Node(4);  root.left.right = new Node(5);  root.right.left = new Node(6);  root.right.right = new Node(7);  document.write('LCA(4, 5) = ' + findLCA(4,5) + '');  document.write('LCA(4, 6) = ' + findLCA(4,6) + '');  document.write('LCA(3, 4) = ' + findLCA(3,4) + '');  document.write('LCA(2, 4) = ' + findLCA(2,4));>

Вихід

LCA(4, 5) = 2 LCA(4, 6) = 1 LCA(3, 4) = 1 LCA(2, 4) = 2>

Часова складність: O(N). Дерево обходиться двічі, а потім порівнюються масиви шляхів.
Допоміжний простір: O(N). Додатковий простір для path1 і path2.

Найнижчий спільний предок у двійковому дереві шляхом одного обходу:

Ідея полягає в тому, щоб обійти дерево, починаючи з кореня. Якщо будь-який із заданих ключів (n1 і n2) збігається з коренем, то корінь є LCA (припускаючи, що присутні обидва ключі). Якщо корінь не збігається з жодним із ключів, ми повторюємо для лівого та правого піддерева.

Вузол, який має один ключ у лівому піддереві, а інший ключ у правому піддереві, є LCA.

Якщо обидва ключі знаходяться в лівому піддереві, то ліве піддерево також має LCA,

В іншому випадку LCA лежить у правому піддереві.

Ілюстрація:

Знайдіть LCA чисел 5 і 6

Корінь вказує на вузол зі значенням 1, оскільки його значення не збігається з { 5, 6 }. Ми шукаємо ключ у лівому піддереві та правому піддереві.

Ліве піддерево:

Новий корінь = { 2 } ≠ 5 або 6, тому ми продовжимо нашу рекурсію

Новий корінь = { 4 }, його ліве та праве піддерево має нульове значення, ми повернемо NULL для цього виклику

Новий корінь = { 5 }, значення збігається з 5, тому поверне вузол зі значенням 5

Виклик функції root зі значенням 2 поверне значення 5

Праве піддерево:

Корінь = { 3 } ≠ 5 або 6, тому ми продовжуємо нашу рекурсію

Root = { 6 } = 5 або 6 , ми повернемо цей вузол зі значенням 6

Root = { 7 } ≠ 5 або 6, ми повернемо NULL

Отже, виклик функції root зі значенням 3 поверне вузол зі значенням 6

Оскільки і ліве піддерево, і праве піддерево вузла зі значенням 1 не є NULL, тому 1 є LCA

Щоб вирішити проблему, виконайте наведені нижче дії.

Ми передаємо корінь допоміжній функції та перевіряємо, чи відповідає значення кореня будь-якому з n1 і n2.
- Якщо ТАК, поверніть корінь
- else рекурсивний виклик лівого та правого піддерева
По суті, ми виконуємо попередній обхід, спочатку ми перевіряємо, чи корінь->значення збігається з n1 або n2. Потім перейдіть по лівому та правому піддереву.
Якщо є будь-який корінь, який повертає одне значення NULL і інше значення NON-NULL, ми повернемо відповідне значення NON-NULL для цього вузла.
Вузол, який повертає значення NON-NULL як для лівого, так і для правого піддерева, є нашим найнижчим спільним предком.

Нижче наведено реалізацію вищеописаного підходу.

C++

/* C++ Program to find LCA of n1 and n2 using one traversal> >* of Binary Tree */> #include> using> namespace> std;> // A Binary Tree Node> struct> Node {> >struct> Node *left, *right;> >int> key;> };> // Utility function to create a new tree Node> Node* newNode(>int> key)> {> >Node* temp =>new> Node;> >temp->ключ = ключ;> >temp->лівий = temp->right = NULL;> >return> temp;> }> // This function returns pointer to LCA of two given values> // n1 and n2. This function assumes that n1 and n2 are> // present in Binary Tree> struct> Node* findLCA(>struct> Node* root,>int> n1,>int> n2)> > >// Base case> >if> (root == NULL)> >return> NULL;> >// If either n1 or n2 matches with root's key, report> >// the presence by returning root (Note that if a key is> >// ancestor of other, then the ancestor key becomes LCA> >if> (root->ключ == n1> // Driver program to test above functions> int> main()> {> >// Let us create binary tree given in the above example> >Node* root = newNode(1);> >root->ліворуч = newNode(2);> >root->right = newNode(3);> >root->ліворуч->ліворуч = newNode(4);> >root->ліворуч->праворуч = newNode(5);> >root->right->left = newNode(6);>> >root->right->right = newNode(7);>> >cout <<>'LCA(4, 5) = '>

  cout << '
LCA(4, 6) = '   cout << '
LCA(3, 4) = '   cout << '
LCA(2, 4) = '   return 0; } // This code is contributed by Aditya Kumar (adityakumar129)>

C

// C Program to find LCA of n1 and n2 using one traversalof> // Binary Tree> #include> #include> // A Binary Tree Node> typedef> struct> Node {> >struct> Node *left, *right;> >int> key;> } Node;> // Utility function to create a new tree Node> Node* newNode(>int> key)> {> >Node* temp = (Node*)>malloc>(>sizeof>(Node));> >temp->ключ = ключ;> >temp->лівий = temp->right = NULL;> >return> temp;> }> // This function returns pointer to LCA of two given values> // n1 and n2. This function assumes that n1 and n2 are> // present in Binary Tree> Node* findLCA(Node* root,>int> n1,>int> n2)> > >// Base case> >if> (root == NULL)> >return> NULL;> >// If either n1 or n2 matches with root's key, report> >// the presence by returning root (Note that if a key is> >// ancestor of other, then the ancestor key becomes LCA> >if> (root->ключ == n1> // Driver program to test above functions> int> main()> {> >// Let us create binary tree given in the above example> >Node* root = newNode(1);> >root->ліворуч = newNode(2);> >root->right = newNode(3);> >root->ліворуч->ліворуч = newNode(4);> >root->ліворуч->праворуч = newNode(5);> >root->right->left = newNode(6);>> >root->right->right = newNode(7);>> >printf>(>'LCA(4, 5) = %d'>, findLCA(root, 4, 5)->ключ);>> >printf>(>

'
LCA(4, 6) = %d'>

, findLCA(root, 4, 6)->ключ);>> >printf>(>

'
LCA(3, 4) = %d'>

, findLCA(root, 3, 4)->ключ);>> >printf>(>

'
LCA(2, 4) = %d'>

, findLCA(root, 2, 4)->ключ);>> >return> 0;> }> // This code is contributed by Aditya Kumar (adityakumar129)>

Java

// Java implementation to find lowest common ancestor of> // n1 and n2 using one traversal of binary tree> /* Class containing left and right child of current> >node and key value*/> class> Node {> >int> data;> >Node left, right;> >public> Node(>int> item)> >{> >data = item;> >left = right =>null>;> >}> }> public> class> BinaryTree {> >// Root of the Binary Tree> >Node root;> >Node findLCA(>int> n1,>int> n2)> >{> >return> findLCA(root, n1, n2);> >}> >// This function returns pointer to LCA of two given> >// values n1 and n2. This function assumes that n1 and> >// n2 are present in Binary Tree> >Node findLCA(Node node,>int> n1,>int> n2)> >> >// Base case> >if> (node ==>null>)> >return> null>;> >// If either n1 or n2 matches with root's key,> >// report the presence by returning root (Note that> >// if a key is ancestor of other, then the ancestor> >// key becomes LCA> >if> (node.data == n1> >/* Driver program to test above functions */> >public> static> void> main(String args[])> >{> >BinaryTree tree =>new> BinaryTree();> >tree.root =>new> Node(>1>);> >tree.root.left =>new> Node(>2>);> >tree.root.right =>new> Node(>3>);> >tree.root.left.left =>new> Node(>4>);> >tree.root.left.right =>new> Node(>5>);> >tree.root.right.left =>new> Node(>6>);> >tree.root.right.right =>new> Node(>7>);> >System.out.println(>'LCA(4, 5) = '> >+ tree.findLCA(>4>,>5>).data);> >System.out.println(>'LCA(4, 6) = '> >+ tree.findLCA(>4>,>6>).data);> >System.out.println(>'LCA(3, 4) = '> >+ tree.findLCA(>3>,>4>).data);> >System.out.println(>'LCA(2, 4) = '> >+ tree.findLCA(>2>,>4>).data);> >}> }>

Python3

# Python program to find LCA of n1 and n2 using one> # traversal of Binary tree> # A binary tree node> class> Node:> ># Constructor to create a new tree node> >def> __init__(>self>, key):> >self>.key>=> key> >self>.left>=> None> >self>.right>=> None> # This function returns pointer to LCA of two given> # values n1 and n2> # This function assumes that n1 and n2 are present in> # Binary Tree> def> findLCA(root, n1, n2):> ># Base Case> >if> root>is> None>:> >return> None> ># If either n1 or n2 matches with root's key, report> ># the presence by returning root (Note that if a key is> ># ancestor of other, then the ancestor key becomes LCA> >if> root.key>=>=> n1>or> root.key>=>=> n2:> >return> root> ># Look for keys in left and right subtrees> >left_lca>=> findLCA(root.left, n1, n2)> >right_lca>=> findLCA(root.right, n1, n2)> ># If both of the above calls return Non-NULL, then one key> ># is present in once subtree and other is present in other,> ># So this node is the LCA> >if> left_lca>and> right_lca:> >return> root> ># Otherwise check if left subtree or right subtree is LCA> >return> left_lca>if> left_lca>is> not> None> else> right_lca> # Driver code> if> __name__>=>=> '__main__'>:> > ># Let us create a binary tree given in the above example> >root>=> Node(>1>)> >root.left>=> Node(>2>)> >root.right>=> Node(>3>)> >root.left.left>=> Node(>4>)> >root.left.right>=> Node(>5>)> >root.right.left>=> Node(>6>)> >root.right.right>=> Node(>7>)> >print>(>'LCA(4, 5) = '>, findLCA(root,>4>,>5>).key)> >print>(>'LCA(4, 6) = '>, findLCA(root,>4>,>6>).key)> >print>(>'LCA(3, 4) = '>, findLCA(root,>3>,>4>).key)> >print>(>'LCA(2, 4) = '>, findLCA(root,>2>,>4>).key)> # This code is contributed by Nikhil Kumar Singh(nickzuck_007)>

C#

// C# implementation to find lowest common> // ancestor of n1 and n2 using one traversal> // of binary tree> using> System;> // Class containing left and right> // child of current node and key value> public> class> Node {> >public> int> data;> >public> Node left, right;> >public> Node(>int> item)> >{> >data = item;> >left = right =>null>;> >}> }> class> BinaryTree {> >// Root of the Binary Tree> >Node root;> >Node findLCA(>int> n1,>int> n2)> >{> >return> findLCA(root, n1, n2);> >}> >// This function returns pointer to LCA> >// of two given values n1 and n2. This> >// function assumes that n1 and n2 are> >// present in Binary Tree> >Node findLCA(Node node,>int> n1,>int> n2)> > node.data == n2)> >return> node;> >// Look for keys in left and right subtrees> >Node left_lca = findLCA(node.left, n1, n2);> >Node right_lca = findLCA(node.right, n1, n2);> >// If both of the above calls return Non-NULL,> >// then one key is present in once subtree> >// and other is present in other, So this> >// node is the LCA> >if> (left_lca !=>null> && right_lca !=>null>)> >return> node;> >// Otherwise check if left subtree or> >// right subtree is LCA> >return> (left_lca !=>null>) ? left_lca : right_lca;> >> >// Driver code> >public> static> void> Main(>string>[] args)> >{> >BinaryTree tree =>new> BinaryTree();> >tree.root =>new> Node(1);> >tree.root.left =>new> Node(2);> >tree.root.right =>new> Node(3);> >tree.root.left.left =>new> Node(4);> >tree.root.left.right =>new> Node(5);> >tree.root.right.left =>new> Node(6);> >tree.root.right.right =>new> Node(7);> >Console.WriteLine(>'LCA(4, 5) = '> >+ tree.findLCA(4, 5).data);> >Console.WriteLine(>'LCA(4, 6) = '> >+ tree.findLCA(4, 6).data);> >Console.WriteLine(>'LCA(3, 4) = '> >+ tree.findLCA(3, 4).data);> >Console.WriteLine(>'LCA(2, 4) = '> >+ tree.findLCA(2, 4).data);> >}> }> // This code is contributed by pratham76>

Javascript

> >// JavaScript implementation to find> >// lowest common ancestor of> >// n1 and n2 using one traversal of binary tree> > >class Node> >{> >constructor(item) {> >this>.left =>null>;> >this>.right =>null>;> >this>.data = item;> >}> >}> > >//Root of the Binary Tree> >let root;> > >function> findlCA(n1, n2)> >{> >return> findLCA(root, n1, n2);> >}> > >// This function returns pointer to LCA of two given> >// values n1 and n2. This function assumes that n1 and> >// n2 are present in Binary Tree> >function> findLCA(node, n1, n2)> >> > >root =>new> Node(1);> >root.left =>new> Node(2);> >root.right =>new> Node(3);> >root.left.left =>new> Node(4);> >root.left.right =>new> Node(5);> >root.right.left =>new> Node(6);> >root.right.right =>new> Node(7);> >document.write(>'LCA(4, 5) = '> +> >findlCA(4, 5).data +>''>);> >document.write(>'LCA(4, 6) = '> +> >findlCA(4, 6).data +>''>);> >document.write(>'LCA(3, 4) = '> +> >findlCA(3, 4).data +>''>);> >document.write(>'LCA(2, 4) = '> +> >findlCA(2, 4).data +>''>);> > >

Вихід

LCA(4, 5) = 2 LCA(4, 6) = 1 LCA(3, 4) = 1 LCA(2, 4) = 2>

Часова складність : O(N) як метод виконує простий обхід дерева знизу вверх.
Допоміжний простір: O(H), де H – висота дерева.

Примітка: Наведений вище метод передбачає, що ключі присутні в бінарному дереві . Якщо один ключ присутній, а інший відсутній, він повертає поточний ключ як LCA (в ідеалі мав би повернути NULL). Ми можемо розширити цей метод для обробки всіх випадків, спочатку перевіривши, чи n1 і n2 присутні в дереві, а потім знайшовши LCA для n1 і n2. Щоб перевірити, чи присутній вузол у бінарному дереві чи ні, перейдіть по дереву окремо для вузлів n1 і n2.

C++

/* C++ program to find LCA of n1 and n2 using one traversal> >of Binary Tree. It handles all cases even when n1 or n2> >is not there in Binary Tree */> #include> using> namespace> std;> // A Binary Tree Node> struct> Node {> >struct> Node *left, *right;> >int> key;> };> // Utility function to create a new tree Node> Node* newNode(>int> key)> {> >Node* temp =>new> Node;> >temp->ключ = ключ;> >temp->лівий = temp->right = NULL;> >return> temp;> }> // This function returns pointer to LCA of two given> // valuesn1 and n2.> struct> Node* findLCAUtil(>struct> Node* root,>int> n1,>int> n2)> > // Returns true if key k is present in tree rooted with root> bool> find(Node* root,>int> k)> find(root->правильно, k))> >return> true>;> >// Else return false> >return> false>;> > // This function returns LCA of n1 and n2 only if both n1> // and n2 are present in tree, otherwise returns NULL;> Node* findLCA(Node* root,>int> n1,>int> n2)> {> >// Return LCA only if both n1 and n2 are present in tree> >if> (find(root, n1) and find(root, n2))> >return> findLCAUtil(root, n1, n2);> >// Else return NULL> >return> NULL;> }> // Driver program to test above functions> int> main()> {> >// Let us create a binary tree given in the above> >// example> >Node* root = newNode(1);> >root->ліворуч = newNode(2);> >root->right = newNode(3);> >root->ліворуч->ліворуч = newNode(4);> >root->ліворуч->праворуч = newNode(5);> >root->right->left = newNode(6);>> >root->right->right = newNode(7);>> >Node* lca = findLCA(root, 4, 5);> >if> (lca != NULL)> >cout <<>'LCA(4, 5) = '>

  else  cout << 'Keys are not present ';  lca = findLCA(root, 4, 10);  if (lca != NULL)  cout << '
LCA(4, 10) = '   else  cout << '
Keys are not present ';  return 0; } // This code is contributed by Kshitij Dwivedi // (kshitijdwivedi28)>

Java

// Java implementation to find lowest common ancestor of> // n1 and n2 using one traversal of binary tree> // It also handles cases even when n1 and n2 are not there> // in Tree> /* Class containing left and right child of current node and> >* key */> class> Node {> >int> data;> >Node left, right;> >public> Node(>int> item)> >{> >data = item;> >left = right =>null>;> >}> }> public> class> BinaryTree {> >// Root of the Binary Tree> >Node root;> >static> boolean> v1 =>false>, v2 =>false>;> >// This function returns pointer to LCA of two given> >// values n1 and n2.> >// v1 is set as true by this function if n1 is found> >// v2 is set as true by this function if n2 is found> >Node findLCAUtil(Node node,>int> n1,>int> n2)> >{> >// Base case> >if> (node ==>null>)> >return> null>;> >// Store result in temp, in case of key match so> >// that we can search for other key also.> >Node temp =>null>;> >// If either n1 or n2 matches with root's key,> >// report the presence by setting v1 or v2 as true> >// and return root (Note that if a key is ancestor> >// of other, then the ancestor key becomes LCA)> >if> (node.data == n1) {> >v1 =>true>;> >temp = node;> >}> >if> (node.data == n2) {> >v2 =>true>;> >temp = node;> >}> >// Look for keys in left and right subtrees> >Node left_lca = findLCAUtil(node.left, n1, n2);> >Node right_lca = findLCAUtil(node.right, n1, n2);> >if> (temp !=>null>)> >return> temp;> >// If both of the above calls return Non-NULL, then> >// one key is present in once subtree and other is> >// present in other, So this node is the LCA> >if> (left_lca !=>null> && right_lca !=>null>)> >return> node;> >// Otherwise check if left subtree or right subtree> >// is LCA> >return> (left_lca !=>null>) ? left_lca : right_lca;> >}> >// Finds lca of n1 and n2 under the subtree rooted with> >// 'node'> >Node findLCA(>int> n1,>int> n2)> >{> >// Initialize n1 and n2 as not visited> >v1 =>false>;> >v2 =>false>;> >// Find lca of n1 and n2 using the technique> >// discussed above> >Node lca = findLCAUtil(root, n1, n2);> >// Return LCA only if both n1 and n2 are present in> >// tree> >if> (v1 && v2)> >return> lca;> >// Else return NULL> >return> null>;> >}> >/* Driver program to test above functions */> >public> static> void> main(String args[])> >{> >BinaryTree tree =>new> BinaryTree();> >tree.root =>new> Node(>1>);> >tree.root.left =>new> Node(>2>);> >tree.root.right =>new> Node(>3>);> >tree.root.left.left =>new> Node(>4>);> >tree.root.left.right =>new> Node(>5>);> >tree.root.right.left =>new> Node(>6>);> >tree.root.right.right =>new> Node(>7>);> >Node lca = tree.findLCA(>4>,>5>);> >if> (lca !=>null>)> >System.out.println(>'LCA(4, 5) = '> + lca.data);> >else> >System.out.println(>'Keys are not present'>);> >lca = tree.findLCA(>4>,>10>);> >if> (lca !=>null>)> >System.out.println(>'LCA(4, 10) = '> + lca.data);> >else> >System.out.println(>'Keys are not present'>);> >}> }>

Python3

''' Program to find LCA of n1 and n2 using one traversal of> >Binary tree> It handles all cases even when n1 or n2 is not there in tree> '''> # A binary tree node> class> Node:> ># Constructor to create a new node> >def> __init__(>self>, key):> >self>.key>=> key> >self>.left>=> None> >self>.right>=> None> # This function return pointer to LCA of two given values> # n1 and n2> # v1 is set as true by this function if n1 is found> # v2 is set as true by this function if n2 is found> def> findLCAUtil(root, n1, n2, v):> ># Base Case> >if> root>is> None>:> >return> None> ># IF either n1 or n2 matches ith root's key, report> ># the presence by setting v1 or v2 as true and return> ># root (Note that if a key is ancestor of other, then> ># the ancestor key becomes LCA)> >if> root.key>=>=> n1:> >v[>0>]>=> True> >return> root> >if> root.key>=>=> n2:> >v[>1>]>=> True> >return> root> ># Look for keys in left and right subtree> >left_lca>=> findLCAUtil(root.left, n1, n2, v)> >right_lca>=> findLCAUtil(root.right, n1, n2, v)> ># If both of the above calls return Non-NULL, then one key> ># is present in once subtree and other is present in other,> ># So this node is the LCA> >if> left_lca>and> right_lca:> >return> root> ># Otherwise check if left subtree or right subtree is LCA> >return> left_lca>if> left_lca>is> not> None> else> right_lca> def> find(root, k):> ># Base Case> >if> root>is> None>:> >return> False> ># If key is present at root, or if left subtree or right> ># subtree , return true> >if> (root.key>=>=> k>or> find(root.left, k)>or> >find(root.right, k)):> >return> True> ># Else return false> >return> False> # This function returns LCA of n1 and n2 on value if both> # n1 and n2 are present in tree, otherwise returns None> def> findLCA(root, n1, n2):> ># Initialize n1 and n2 as not visited> >v>=> [>False>,>False>]> ># Find lca of n1 and n2 using the technique discussed above> >lca>=> findLCAUtil(root, n1, n2, v)> ># Returns LCA only if both n1 and n2 are present in tree> >if> (v[>0>]>and> v[>1>]>or> v[>0>]>and> find(lca, n2)>or> v[>1>]>and> >find(lca, n1)):> >return> lca> ># Else return None> >return> None> # Driver program to test above function> root>=> Node(>1>)> root.left>=> Node(>2>)> root.right>=> Node(>3>)> root.left.left>=> Node(>4>)> root.left.right>=> Node(>5>)> root.right.left>=> Node(>6>)> root.right.right>=> Node(>7>)> lca>=> findLCA(root,>4>,>5>)> if> lca>is> not> None>:> >print>(>'LCA(4, 5) = '>, lca.key)> else>:> >print>(>'Keys are not present'>)> lca>=> findLCA(root,>4>,>10>)> if> lca>is> not> None>:> >print>(>'LCA(4,10) = '>, lca.key)> else>:> >print>(>'Keys are not present'>)> # This code is contributed by Nikhil Kumar Singh(nickzuck_007)>

C#

using> System;> // c# implementation to find lowest common ancestor of> // n1 and n2 using one traversal of binary tree> // It also handles cases even when n1 and n2 are not there> // in Tree> /* Class containing left and right child of current node and> >* key */> public> class> Node {> >public> int> data;> >public> Node left, right;> >public> Node(>int> item)> >{> >data = item;> >left = right =>null>;> >}> }> public> class> BinaryTree {> >// Root of the Binary Tree> >public> Node root;> >public> static> bool> v1 =>false>, v2 =>false>;> >// This function returns pointer to LCA of two given> >// values n1 and n2.> >// v1 is set as true by this function if n1 is found> >// v2 is set as true by this function if n2 is found> >public> virtual> Node findLCAUtil(Node node,>int> n1,> >int> n2)> >{> >// Base case> >if> (node ==>null>) {> >return> null>;> >}> >// Store result in temp, in case of key match so> >// that we can search for other key also.> >Node temp =>null>;> >// If either n1 or n2 matches with root's key,> >// report the presence by setting v1 or v2 as true> >// and return root (Note that if a key is ancestor> >// of other, then the ancestor key becomes LCA)> >if> (node.data == n1) {> >v1 =>true>;> >temp = node;> >}> >if> (node.data == n2) {> >v2 =>true>;> >temp = node;> >}> >// Look for keys in left and right subtrees> >Node left_lca = findLCAUtil(node.left, n1, n2);> >Node right_lca = findLCAUtil(node.right, n1, n2);> >if> (temp !=>null>) {> >return> temp;> >}> >// If both of the above calls return Non-NULL, then> >// one key is present in once subtree and other is> >// present in other, So this node is the LCA> >if> (left_lca !=>null> && right_lca !=>null>) {> >return> node;> >}> >// Otherwise check if left subtree or right subtree> >// is LCA> >return> (left_lca !=>null>) ? left_lca : right_lca;> >}> >// Finds lca of n1 and n2 under the subtree rooted with> >// 'node'> >public> virtual> Node findLCA(>int> n1,>int> n2)> >{> >// Initialize n1 and n2 as not visited> >v1 =>false>;> >v2 =>false>;> >// Find lca of n1 and n2 using the technique> >// discussed above> >Node lca = findLCAUtil(root, n1, n2);> >// Return LCA only if both n1 and n2 are present in> >// tree> >if> (v1 && v2) {> >return> lca;> >}> >// Else return NULL> >return> null>;> >}> >/* Driver program to test above functions */> >public> static> void> Main(>string>[] args)> >{> >BinaryTree tree =>new> BinaryTree();> >tree.root =>new> Node(1);> >tree.root.left =>new> Node(2);> >tree.root.right =>new> Node(3);> >tree.root.left.left =>new> Node(4);> >tree.root.left.right =>new> Node(5);> >tree.root.right.left =>new> Node(6);> >tree.root.right.right =>new> Node(7);> >Node lca = tree.findLCA(4, 5);> >if> (lca !=>null>) {> >Console.WriteLine(>'LCA(4, 5) = '> + lca.data);> >}> >else> {> >Console.WriteLine(>'Keys are not present'>);> >}> >lca = tree.findLCA(4, 10);> >if> (lca !=>null>) {> >Console.WriteLine(>'LCA(4, 10) = '> + lca.data);> >}> >else> {> >Console.WriteLine(>'Keys are not present'>);> >}> >}> }> // This code is contributed by Shrikant13>

Javascript

> // JavaScript implementation to find lowest> // common ancestor of n1 and n2 using one> // traversal of binary tree. It also handles> // cases even when n1 and n2 are not there in Tree> // Class containing left and right child> // of current node and key> class Node> {> >constructor(item)> >{> >this>.data = item;> >this>.left =>null>;> >this>.right =>null>;> >}> }> class BinaryTree{> > // Root of the Binary Tree> constructor()> {> >this>.root =>null>;> >this>.v1 =>false>;> >this>.v2 =>false>;> }> // This function returns pointer to LCA> // of two given values n1 and n2.> // v1 is set as true by this function> // if n1 is found> // v2 is set as true by this function> // if n2 is found> findLCAUtil(node, n1, n2)> {> > >// Base case> >if> (node ==>null>)> >{> >return> null>;> >}> > >// Store result in temp, in case of> >// key match so that we can search> >// for other key also.> >var> temp =>null>;> > >// If either n1 or n2 matches with root's key,> >// report the presence by setting v1 or v2 as> >// true and return root (Note that if a key> >// is ancestor of other, then the ancestor> >// key becomes LCA)> >if> (node.data == n1)> >{> >this>.v1 =>true>;> >temp = node;> >}> >if> (node.data == n2)> >{> >this>.v2 =>true>;> >temp = node;> >}> > >// Look for keys in left and right subtrees> >var> left_lca =>this>.findLCAUtil(node.left, n1, n2);> >var> right_lca =>this>.findLCAUtil(node.right, n1, n2);> > >if> (temp !=>null>)> >{> >return> temp;> >}> > >// If both of the above calls return Non-NULL,> >// then one key is present in once subtree and> >// other is present in other, So this node is the LCA> >if> (left_lca !=>null> && right_lca !=>null>)> >{> >return> node;> >}> > >// Otherwise check if left subtree or> >// right subtree is LCA> >return> left_lca !=>null> ? left_lca : right_lca;> }> // Finds lca of n1 and n2 under the> // subtree rooted with 'node'> findLCA(n1, n2)> {> > >// Initialize n1 and n2 as not visited> >this>.v1 =>false>;> >this>.v2 =>false>;> > >// Find lca of n1 and n2 using the> >// technique discussed above> >var> lca =>this>.findLCAUtil(>this>.root, n1, n2);> > >// Return LCA only if both n1 and n2> >// are present in tree> >if> (>this>.v1 &&>this>.v2)> >{> >return> lca;> >}> > >// Else return NULL> >return> null>;> }> }> // Driver code> var> tree =>new> BinaryTree();> tree.root =>new> Node(1);> tree.root.left =>new> Node(2);> tree.root.right =>new> Node(3);> tree.root.left.left =>new> Node(4);> tree.root.left.right =>new> Node(5);> tree.root.right.left =>new> Node(6);> tree.root.right.right =>new> Node(7);> var> lca = tree.findLCA(4, 5);> if> (lca !=>null>)> {> >document.write(>'LCA(4, 5) = '> +> >lca.data +>' '>);> }>else> {> >document.write(>'Keys are not present'> +>' '>);> }> lca = tree.findLCA(4, 10);> if> (lca !=>null>)> {> >document.write(>'LCA(4, 10) = '> +> >lca.data +>' '>);> }> else> {> >document.write(>'Keys are not present'> +>' '>);> }> // This code is contributed by rdtank> >

Вихід

LCA(4, 5) = 2 Keys are not present>

Часова складність : O(N) як метод виконує простий обхід дерева знизу вверх.
Допоміжний простір: O(H), де h – висота дерева.

Використання допоміжної структури даних (хеш-таблиця):

The basic idea behind the 'Using an auxiliary data structure' approach for finding the lowest common ancestor of two nodes in a binary tree is to use a hash table or a map to store the parent pointers of each node. Once we have the parent pointers, we can traverse up from the first node and add all its ancestors to a set or a list. Then we can traverse up from the second node and check if each ancestor is already in the set or the list. The first ancestor that is already in the set or the list is the lowest common ancestor.>

Дотримуйтесь кроків, щоб реалізувати наведений вище підхід:

Створіть хеш-таблицю або карту для зберігання батьківських покажчиків кожного вузла у бінарному дереві.
Перейдіть до бінарного дерева та заповніть хеш-таблицю або карту батьківськими покажчиками для кожного вузла.
Починаючи з першого вузла, пройдіться деревом і додайте кожного предка до набору або списку.
Починаючи з другого вузла, пройдіться деревом і перевірте, чи кожен предок уже є в наборі чи списку. Перший предок, який уже є в наборі або списку, є найнижчим спільним предком.
Якщо спільного предка не знайдено, поверніть null або будь-яке інше значення, яке вказує на відсутність спільного предка.

Нижче наведено реалізацію вищезазначеного підходу:

C++

// C++ code to implement above approach> #include> #include> #include> #include> using> namespace> std;> // Definition of a binary tree node> struct> Node {> >int> data;> >Node* left;> >Node* right;> };> // Function to create a new binary tree node> Node* newNode(>int> data)> {> >Node* node =>new> Node;> >node->дані = дані;> >node->ліворуч = NULL;> >node->right = NULL;> >return> (node);> }> // Function to build a hash table or a map of parent> // pointers for each node in the tree> unordered_map buildParentMap(Node* root)> {> >unordered_map parentMap;> >parentMap[root] = NULL;> >vector queue = { root };> >while> (!queue.empty()) {> >Node* node = queue.front();> >queue.erase(queue.begin());> >if> (node->ліворуч) {> >parentMap[node->зліва] = вузол;> >queue.push_back(node->ліворуч);> >}> >if> (node->праворуч) {> >parentMap[node->справа] = вузол;> >queue.push_back(node->правильно);> >}> >}> >return> parentMap;> }> // Function to find the lowest common ancestor of two nodes> // using an auxiliary data structure> int> findLCA(Node* root,>int> n1,>int> n2)> {> >// Build a hash table or a map of parent pointers for> >// each node in the tree> >unordered_map parentMap> >= buildParentMap(root);> >// Find the nodes with values n1 and n2> >Node* p = NULL;> >Node* q = NULL;> >vector queue = { root };> >while> (!queue.empty()) {> >Node* node = queue.front();> >queue.erase(queue.begin());> >if> (node->дано == n1) {> >p = node;> >}> >if> (node->дані == n2) {> >q = node;> >}> >if> (node->ліворуч) {> >queue.push_back(node->ліворуч);> >}> >if> (node->праворуч) {> >queue.push_back(node->правильно);> >}> >}> >// Add all the ancestors of the first node to a set or a> >// list> >set ancestors;> >while> (p) {> >ancestors.insert(p);> >p = parentMap[p];> >}> >// Traverse up from the second node and check if each> >// ancestor is already in the set or the list> >while> (q) {> >if> (ancestors.find(q) != ancestors.end()) {> >return> q> >->дані;>// The first ancestor that is> >// already in the set or the list is> >// the lowest common ancestor> >}> >q = parentMap[q];> >}> >return> -1;>// No common ancestor found> }> // Driver code> int> main()> {> >Node* root = newNode(1);> >root->ліворуч = newNode(2);> >root->right = newNode(3);> >root->ліворуч->ліворуч = newNode(4);> >root->ліворуч->праворуч = newNode(5);> >root->right->left = newNode(6);>> >root->right->right = newNode(7);>> >cout <<>'LCA(4, 5) = '> << findLCA(root, 4, 5) << endl;> >cout <<>'LCA(4, 6) = '> << findLCA(root, 4, 6) << endl;> >cout <<>'LCA(3,4) = '> << findLCA(root, 3, 4) << endl;> >cout <<>'LCA(2, 4) = '> << findLCA(root, 2, 4) << endl;> >return> 0;> }> // This code is contributed by Veerendra_Singh_Rajpoot>

Java

import> java.util.*;> // Definition of a binary tree node> class> Node {> >int> data;> >Node left, right;> >public> Node(>int> item)> >{> >data = item;> >left = right =>null>;> >}> }> class> Main {> >// Function to build a hash table or a map of parent> >// pointers for each node in the tree> >static> Map buildParentMap(Node root)> >{> >Map parentMap =>new> HashMap();> >parentMap.put(root,>null>);> >Queue queue =>new> LinkedList();> >queue.add(root);> >while> (!queue.isEmpty()) {> >Node node = queue.poll();> >if> (node.left !=>null>) {> >parentMap.put(node.left, node);> >queue.add(node.left);> >}> >if> (node.right !=>null>) {> >parentMap.put(node.right, node);> >queue.add(node.right);> >}> >}> >return> parentMap;> >}> >// Function to find the lowest common ancestor of two> >// nodes using an auxiliary data structure> >static> int> findLCA(Node root,>int> n1,>int> n2)> >{> >// Build a hash table or a map of parent pointers> >// for each node in the tree> >Map parentMap = buildParentMap(root);> >// Find the nodes with values n1 and n2> >Node p =>null>, q =>null>;> >Queue queue =>new> LinkedList();> >queue.add(root);> >while> (!queue.isEmpty()) {> >Node node = queue.poll();> >if> (node.data == n1) {> >p = node;> >}> >if> (node.data == n2) {> >q = node;> >}> >if> (node.left !=>null>) {> >queue.add(node.left);> >}> >if> (node.right !=>null>) {> >queue.add(node.right);> >}> >}> >// Add all the ancestors of the first node to a set> >// or a list> >Set ancestors =>new> HashSet();> >while> (p !=>null>) {> >ancestors.add(p);> >p = parentMap.get(p);> >}> >// Traverse up from the second node and check if> >// each ancestor is already in the set or the list> >while> (q !=>null>) {> >if> (ancestors.contains(q)) {> >return> q.data;> >}> >q = parentMap.get(q);> >}> >return> ->1>;>// No common ancestor found> >}> >public> static> void> main(String[] args)> >{> >Node root =>new> Node(>1>);> >root.left =>new> Node(>2>);> >root.right =>new> Node(>3>);> >root.left.left =>new> Node(>4>);> >root.left.right =>new> Node(>5>);> >root.right.left =>new> Node(>6>);> >root.right.right =>new> Node(>7>);> >System.out.println(>'LCA(4, 5) = '> >+ findLCA(root,>4>,>5>));> >System.out.println(>'LCA(4, 6) = '> >+ findLCA(root,>4>,>6>));> >System.out.println(>'LCA(3, 4) = '> >+ findLCA(root,>3>,>4>));> >System.out.println(>'LCA(3, 4) = '> >+ findLCA(root,>2>,>4>));> >}> }>

Python3

from> collections>import> deque> # Definition of a binary tree node> class> Node:> >def> __init__(>self>, data):> >self>.data>=> data> >self>.left>=> None> >self>.right>=> None> # Function to build a hash table or a map of parent> # pointers for each node in the tree> def> buildParentMap(root):> >parentMap>=> {}> >parentMap[root]>=> None> >queue>=> deque([root])> >while> queue:> >node>=> queue.popleft()> >if> node.left:> >parentMap[node.left]>=> node> >queue.append(node.left)> >if> node.right:> >parentMap[node.right]>=> node> >queue.append(node.right)> >return> parentMap> # Function to find the lowest common ancestor of two nodes> # using an auxiliary data structure> def> findLCA(root, n1, n2):> ># Build a hash table or a map of parent pointers for> ># each node in the tree> >parentMap>=> buildParentMap(root)> ># Find the nodes with values n1 and n2> >p, q>=> None>,>None> >queue>=> deque([root])> >while> queue:> >node>=> queue.popleft()> >if> node.data>=>=> n1:> >p>=> node> >if> node.data>=>=> n2:> >q>=> node> >if> node.left:> >queue.append(node.left)> >if> node.right:> >queue.append(node.right)> ># Add all the ancestors of the first node to a set or a> ># list> >ancestors>=> set>()> >while> p:> >ancestors.add(p)> >p>=> parentMap[p]> ># Traverse up from the second node and check if each> ># ancestor is already in the set or the list> >while> q:> >if> q>in> ancestors:> >return> q.data> >q>=> parentMap[q]> >return> ->1> # No common ancestor found> # Driver code> if> __name__>=>=> '__main__'>:> >root>=> Node(>1>)> >root.left>=> Node(>2>)> >root.right>=> Node(>3>)> >root.left.left>=> Node(>4>)> >root.left.right>=> Node(>5>)> >root.right.left>=> Node(>6>)> >root.right.right>=> Node(>7>)> >print>(>'LCA(4, 5) = '>, findLCA(root,>4>,>5>))> >print>(>'LCA(4, 6) = '>, findLCA(root,>4>,>6>))> >print>(>'LCA(3, 4) = '>, findLCA(root,>3>,>4>))> >print>(>'LCA(2, 4) = '>, findLCA(root,>2>,>4>))>

C#

using> System;> using> System.Collections.Generic;> // Definition of a binary tree node> class> Node> {> >public> int> data;> >public> Node left, right;> >public> Node(>int> item)> >{> >data = item;> >left = right =>null>;> >}> }> class> MainClass> {> >// Function to build a hash table or a map of parent> >// pointers for each node in the tree> >static> Dictionary BuildParentMap(Node root)> >{> >Dictionary parentMap =>new> Dictionary();> >parentMap.Add(root,>null>);> >Queue queue =>new> Queue();> >queue.Enqueue(root);> >while> (queue.Count != 0)> >{> >Node node = queue.Dequeue();> >if> (node.left !=>null>)> >{> >parentMap.Add(node.left, node);> >queue.Enqueue(node.left);> >}> >if> (node.right !=>null>)> >{> >parentMap.Add(node.right, node);> >queue.Enqueue(node.right);> >}> >}> >return> parentMap;> >}> >// Function to find the lowest common ancestor of two> >// nodes using an auxiliary data structure> >static> int> FindLCA(Node root,>int> n1,>int> n2)> >{> >// Build a hash table or a map of parent pointers> >// for each node in the tree> >Dictionary parentMap = BuildParentMap(root);> >// Find the nodes with values n1 and n2> >Node p =>null>, q =>null>;> >Queue queue =>new> Queue();> >queue.Enqueue(root);> >while> (queue.Count != 0)> >{> >Node node = queue.Dequeue();> >if> (node.data == n1)> >{> >p = node;> >}> >if> (node.data == n2)> >{> >q = node;> >}> >if> (node.left !=>null>)> >{> >queue.Enqueue(node.left);> >}> >if> (node.right !=>null>)> >{> >queue.Enqueue(node.right);> >}> >}> >// Add all the ancestors of the first node to a set> >// or a list> >HashSet ancestors =>new> HashSet();> >while> (p !=>null>)> >{> >ancestors.Add(p);> >p = parentMap[p];> >}> >// Traverse up from the second node and check if> >// each ancestor is already in the set or the list> >while> (q !=>null>)> >{> >if> (ancestors.Contains(q))> >{> >return> q.data;> >}> >q = parentMap[q];> >}> >return> -1;>// No common ancestor found> >}> >public> static> void> Main()> >{> >Node root =>new> Node(1);> >root.left =>new> Node(2);> >root.right =>new> Node(3);> >root.left.left =>new> Node(4);> >root.left.right =>new> Node(5);> >root.right.left =>new> Node(6);> >root.right.right =>new> Node(7);> >Console.WriteLine(>'LCA(4, 5) = '> + FindLCA(root, 4, 5));> >Console.WriteLine(>'LCA(4, 6) = '> + FindLCA(root, 4, 6));> >Console.WriteLine(>'LCA(3, 4) = '> + FindLCA(root, 3, 4));> >Console.WriteLine(>'LCA(2, 4) = '> + FindLCA(root, 2, 4));> >}> }> // This code is contributed by akashish__>

Javascript

// javascript code addition> // Definition of a binary tree node> class Node {> >constructor(item) {> >this>.data = item;> >this>.left =>null>;> >this>.right =>null>;> >}> }> // Function to build a hash table or a map of parent> // pointers for each node in the tree> function> buildParentMap(root) {> >const parentMap =>new> Map();> >parentMap.set(root,>null>);> >const queue = [];> >queue.push(root);> >while> (queue.length>0) {> >const node = queue.shift();> >if> (node.left !=>null>) {> >parentMap.set(node.left, node);> >queue.push(node.left);> >}> >if> (node.right !=>null>) {> >parentMap.set(node.right, node);> >queue.push(node.right);> >}> >}> >return> parentMap;> }> // Function to find the lowest common ancestor of two> // nodes using an auxiliary data structure> function> findLCA(root, n1, n2) {> >// Build a hash table or a map of parent pointers> >// for each node in the tree> >const parentMap = buildParentMap(root);> >// Find the nodes with values n1 and n2> >let p =>null>, q =>null>;> >const queue = [];> >queue.push(root);> >while> (queue.length>0) {> >const node = queue.shift();> >if> (node.data === n1) {> >p = node;> >}> >if> (node.data === n2) {> >q = node;> >}> >if> (node.left !=>null>) {> >queue.push(node.left);> >}> >if> (node.right !=>null>) {> >queue.push(node.right);> >}> >}> >// Add all the ancestors of the first node to a set> >// or a list> >const ancestors =>new> Set();> >while> (p !=>null>) {> >ancestors.add(p);> >p = parentMap.get(p);> >}> >// Traverse up from the second node and check if> >// each ancestor is already in the set or the list> >while> (q !=>null>) {> >if> (ancestors.has(q)) {> >return> q.data;> >}> >q = parentMap.get(q);> >}> >return> -1;>// No common ancestor found> }> // Test the function> const root =>new> Node(1);> root.left =>new> Node(2);> root.right =>new> Node(3);> root.left.left =>new> Node(4);> root.left.right =>new> Node(5);> root.right.left =>new> Node(6);> root.right.right =>new> Node(7);> console.log(>'LCA(4, 5) = '> + findLCA(root, 4, 5));> console.log(>'LCA(4, 6) = '> + findLCA(root, 4, 6));> console.log(>'LCA(3, 4) = '> + findLCA(root, 3, 4));> console.log(>'LCA(2, 4) = '> + findLCA(root, 2, 4));> // The code is contributed by Nidhi goel.>

Вихід

LCA(4, 5) = 2 LCA(4, 6) = 1 LCA(3,4) = 1 LCA(2, 4) = 2>

Часова складність: O(n),

тип змінних java

Часова складність даного коду дорівнює O(n), де n – кількість вузлів у бінарному дереві.

Побудова батьківської карти для кожного вузла в дереві вимагає одноразового відвідування кожного вузла, що займає O(n) часу. Щоб знайти вузли зі значеннями n1 і n2, потрібно відвідати кожен вузол один раз, що також займає O(n) часу. Перехід від другого вузла та перевірка, чи є кожен предок уже в наборі або списку, займає O(h) часу, де h – висота бінарного дерева.

У гіршому випадку висота бінарного дерева дорівнює O(n), якщо бінарне дерево перекошене. Таким чином, загальна часова складність даного коду становить O(n) + O(n) + O(n) = O(n).

Просторова складність: O(n),

Просторова складність даного коду становить O(n) у найгіршому випадку. Це пояснюється тим, що розмір батьківської карти, побудованої для кожного вузла в дереві, дорівнює O(n). Крім того, набір предків також може містити всі вузли бінарного дерева в гіршому випадку, що також займає O(n) місця. Нарешті, черга, яка використовується для обходу бінарного дерева, займає O(n) місця. Таким чином, загальна просторова складність даного коду становить O(n) + O(n) + O(n) = O(n).

Ми обговорили ефективне рішення для пошуку LCA у бінарному дереві пошуку. У двійковому дереві пошуку, використовуючи властивості BST, ми можемо знайти LCA за час O(h), де h — висота дерева. Така реалізація неможлива у двійковому дереві, оскільки вузли двійкового дерева ключів не дотримуються жодного порядку.

Ви також можете переглянути наведені нижче статті:
LCA з використанням батьківського покажчика
Найнижчий спільний предок у бінарному дереві пошуку.
Знайдіть LCA у бінарному дереві за допомогою RMQ