二叉树公共祖先问题pta

### 关于二叉树最近公共祖先问题的PTA解题思路

对于二叉搜索树中的节点p和q，如果根节点root的值位于p和q之间，则说明当前节点即为这两个节点的最近公共祖先[^1]。

当遍历到某个节点时：

- 如果该节点为空，则返回空；
- 若找到p或q之一则返回此节点作为候选答案；
- 对左子树和右子树分别递归寻找p和q；

最后判断左右子树的结果是否均不为空来决定最终答案。若都不为空，则当前节点就是所求；否则非空的那个便是要找的最近公共祖先。

def lowestCommonAncestor(root, p, q):
    if not root or root == p or root == q:
        return root
    
    left = lowestCommonAncestor(root.left, p, q)
    right = lowestCommonAncestor(root.right, p, q)

    if left and right:
        return root
    elif left:
        return left
    else:
        return right

针对PTA上的具体实现可能会有所不同，因为不同题目可能有特殊的要求或者数据结构定义差异。建议仔细阅读题目描述并调整上述算法细节以适应特定需求。

相关问题

7-1 顺序存储的二叉树的最近的公共祖先问题

### 回答1：
顺序存储的二叉树是一种将二叉树的节点按照层次顺序依次存储在数组中的方式。最近的公共祖先问题是指在一棵二叉树中，找到两个节点的最近公共祖先节点。对于顺序存储的二叉树，可以通过计算节点在数组中的下标来确定节点之间的关系，从而解决最近公共祖先问题。具体的算法可以通过遍历数组来实现，时间复杂度为O(n)。

### 回答2：
顺序存储的二叉树是一种特殊的完全二叉树，它使用一个数组来存储二叉树的所有节点，且按照二叉树节点的顺序存储在数组中。对于第i个节点（i从1开始），其左子节点为2i，右子节点为2i+1，父节点为i/2。因此，顺序存储的二叉树的存储方式比链式存储更省内存，但对于节点的插入和删除操作比较麻烦。

对于顺序存储的二叉树的最近公共祖先问题，我们可以采用递归的方法进行求解。具体操作如下：

1. 定义一个函数findLCA，传入参数为二叉树的root节点、节点node1和节点node2。

2. 如果root节点为空，则返回null。

3. 如果root节点等于node1或node2，则返回root节点。

4. 递归遍历左子树，将结果存储在left节点中。

5. 递归遍历右子树，将结果存储在right节点中。

6. 如果left和right节点都不为空，则表明node1和node2分别在root节点的左右两个子树中，root节点即为它们的最近公共祖先。

7. 如果left和right节点中的一个为空，则表明node1和node2在同一子树中，返回非空节点即可。

8. 如果left和right节点都为空，则表明node1和node2不在这棵子树中，返回null。

以上操作的时间复杂度为O(N)，其中N为二叉树的节点数。由于顺序存储的二叉树可以使用数组直接访问，因此空间复杂度为O(1)。

需要注意的是，在递归过程中，如果我们找到了节点node1或node2，需要将其返回到上一层递归进行处理，因为最近公共祖先可能在上一层递归中处理。另外，如果输入的node1或node2不存在于二叉树中，则findLCA函数返回null。

综上所述，顺序存储的二叉树的最近公共祖先问题可以通过递归方式进行求解，时间复杂度为O(N)，空间复杂度为O(1)。

### 回答3：
在顺序存储的二叉树中，最近公共祖先问题是指查找两个节点的最近公共祖先，这两个节点可以是树中的任意两个节点，而不只是两个子节点。

首先，需要了解什么是顺序存储的二叉树。在顺序存储的二叉树中，树的每个节点都按照层序遍历的顺序依次存储在数组中。假设一个节点在数组中的下标为i，则它的左子节点在2i位置，右子节点在2i+1位置。

解决最近公共祖先问题的一种简单方法是通过先序遍历树来查找两个节点的路径，然后比较路径，找到最后一个共同节点。但这种方法需要遍历整棵树，时间复杂度为O(n)，其中n是树中节点的个数。

另一种方法是利用二叉树的性质来更快地找到最近公共祖先。为了解释这个方法，我们假设要查找节点x和y的最近公共祖先。

首先，我们从根节点开始遍历树。如果根节点等于x或y，则根节点就是最近公共祖先。如果不是，我们就分别在根节点的左右子树中查找x和y。如果x和y分别在根节点的不同子树中，那么根节点就是最近公共祖先。否则，我们在在对应的子树中继续查找，直到找到最近公共祖先。

值得注意的是，这种方法的时间复杂度为O(h)，其中h是树的高度。因为我们在找到最近公共祖先之前最多只需要遍历树的高度层的节点。

总的来说，通过顺序存储的二叉树来解决最近公共祖先问题，可以有效地节省时间复杂度，并提高算法的效率。同时，相比于其他数据结构，顺序存储的二叉树具有空间利用率高、查找效率高等优点，因此在实际应用中具有重要作用。

7-4 顺序存储的二叉树的最近的公共祖先问题

顺序存储的二叉树是一种用数组来表示二叉树的方法，它将二叉树的节点按照层次顺序依次存储在数组中。最近的公共祖先问题是指在一棵二叉树中，找到两个节点的最近公共祖先节点。对于顺序存储的二叉树，可以通过节点在数组中的位置来判断它们的祖先关系。具体的解法可以使用递归或迭代的方式来实现。