331 Verify Preorder Serialization of a Binary Tree

1. Question

One way to serialize a binary tree is to use pre-order traversal. When we encounter a non-null node, we record the node's value. If it is a null node, we record using a sentinel value such as#.

     _9_
    /   \
   3     2
  / \   / \
 4   1  #  6
/ \ / \   / \
# # # #   # #

For example, the above binary tree can be serialized to the string"9,3,4,#,#,1,#,#,2,#,6,#,#", where#represents a null node.

Given a string of comma separated values, verify whether it is a correct preorder traversal serialization of a binary tree. Find an algorithm without reconstructing the tree.

Each comma separated value in the string must be either an integer or a character'#'representingnullpointer.

You may assume that the input format is always valid, for example it could never contain two consecutive commas such as"1,,3".

Example 1:"9,3,4,#,#,1,#,#,2,#,6,#,#" Returntrue

Example 2:"1,#" Returnfalse

Example 3:"9,#,#,1" Returnfalse

2. Implementation

(1) Stack

思路: 这里用stack和利用stack做preorder traversal类似,可以分以下几种情况考虑:

  1. 如果当前的node是数字,说明我们将以这个node作为根展开,将node push到stack

  2. 如果当前的node是#,

2.1. 而栈顶是数字,说明当前的node代表的是left null child,我们将它放在stack上作为一个记号,这样接下来node就知道它自己是right child

2.2. 而栈顶是#,说明当前node是right null child, 这时我们至少call两次 stack.pop(),代表以node的parent作为根的subtree cancel,同时我们查看栈顶的是数字还是#

2.2.1. 如果栈顶是数字,说明我们刚刚将一个node t从栈顶弹出,而这个node t是一个left child, 这时我们需要将#留在stack里,作为记号,让后面的node知道它自己是right child

2.2.2 如果栈顶是#, 说明我们刚刚取消了一个以node t为根的subtree, 而node t是一个right child,所以我们继续将stack元素弹出

(2) Graph Property

思路: 这种解法利用了树的入度和出度是相同的性质。我们定义diff = Outdegree - Indegree, 对于每个node,其入度为1,所以diff也相应减1。而如果node不是#的话,出度为2,所以diff也相应加2。需要注意的是,我们将diff初始化为1,原因是我们将root也作为一个普通的node处理,然而root的入度是0, 出度是2,所以我们将diff初始化为1,这样root作为普通node,它的diff也是1

3. Time & Space Complexity

Stack: 时间复杂度O(n), 空间复杂度O(n)

Graph Property : 时间复杂度O(n), 空间复杂度O(1)

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