【leetcode】Unique Binary Search Trees (#96)

时间:2023-03-09 02:35:09
【leetcode】Unique Binary Search Trees (#96)

Given n, how many structurally unique BST's (binary search trees) that store values 1...n? For example, given n = 3, there are a total of 5 unique BST's.

1         3     3      2      1

    \       /     /      / \      \

     3     2     1      1   3      2

    /     /       \                 \

   2     1         2                 3

解析:

修改上例的顺序如下:

1        1        2        3        3

\        \      / \      /        /

3       2   1    3   2        1

/         \         /           \

2             3      1              2

可以看到,以 1 为根的树的个数,等于左子树的个数乘以右子树的个数,左子树是 0 个元素的树,右子树是 2 个元素的树。以 2 为根的树的个数,等于左子树的个数乘以右子树的个数,左子树是1个元素的树,右子树也是1个元素的树,以此类推。当数组为 1,2,3,...,n 时,基于以下原则的构建的BST树具有唯一性:以i为根节点的树,其左子树由[1,i-1]构成,其右子树由[i+1,n]构成。

定义f(i)为以[1,i] 能产生的 UniqueBinarySearchTree 的数目,则有

如果数组为空,毫无疑问,只有一种 BST,即空树,f(0) = 1。

如果数组仅有一个元素 1,只有一种 BST,单个节点,f(1) = 1。

如果数组有两个元素 1,2,那么有如下两种可能

1            2

\        /

2    1

f(2) =    f(0)∗f(1) ,1 为根的情况

+ f(1)∗f(0) ,2 为根的情况

再看一看 3 个元素的数组,可以发现 BST 的取值方式如下:

f(3) =   f(0)∗f(2) ,1 为根的情况

+ f(1)∗f(1) ,2 为根的情况

+ f(2)∗f(0) ,3 为根的情况

所以,由此观察,可以得出f的递推公式为

f(i) =∑f(k−1)×f(i−k)

因此,可以利用动态规划解决此问题:

/*Given n, how many structurally unique BST's (binary search trees) that store values 1...n?

For example,
Given n = 3, there are a total of 5 unique BST's. 1 3 3 2 1
\ / / / \ \
3 2 1 1 3 2
/ / \ \
2 1 2 3
*/
//#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <climits>
#include <ctime>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <stack>
#include <queue>
#include <cstdlib>
#include <windows.h>
#include <string>
#include <cstring> using namespace std;
class Solution {
public:
int numTrees(int n) {
vector<int>f(n+1,0);
f[0] = 1;
f[1] = 1;
for(int i=2; i<=n; i++){
for(int j=1; j<=i; j++){
f[i] +=f[j-1]*f[i-j];
}
}
return f[n];
}
}; int main(){
Solution s;
cout<<s.numTrees(3)<<endl;
system("pause");
return 0;
}