0701-二叉搜索树中的插入操作

Raphael Liu Lv10

给定二叉搜索树(BST)的根节点 root 和要插入树中的值 value ,将值插入二叉搜索树。 返回插入后二叉搜索树的根节点。 输入数据
保证 ,新值和原始二叉搜索树中的任意节点值都不同。

注意 ,可能存在多种有效的插入方式,只要树在插入后仍保持为二叉搜索树即可。 你可以返回 任意有效的结果

示例 1:

**输入:** root = [4,2,7,1,3], val = 5
**输出:** [4,2,7,1,3,5]
**解释:** 另一个满足题目要求可以通过的树是:
![](https://assets.leetcode.com/uploads/2020/10/05/bst.jpg)

示例 2:

**输入:** root = [40,20,60,10,30,50,70], val = 25
**输出:** [40,20,60,10,30,50,70,null,null,25]

示例 3:

**输入:** root = [4,2,7,1,3,null,null,null,null,null,null], val = 5
**输出:** [4,2,7,1,3,5]

提示:

  • 树中的节点数将在 [0, 104]的范围内。
  • -108 <= Node.val <= 108
  • 所有值 Node.val独一无二 的。
  • -108 <= val <= 108
  • 保证 val 在原始BST中不存在。

方法一:模拟

思路与算法

首先回顾二叉搜索树的性质:对于任意节点 root 而言,左子树(如果存在)上所有节点的值均小于 root.val,右子树(如果存在)上所有节点的值均大于 root.val,且它们都是二叉搜索树。

因此,当将 val 插入到以 root 为根的子树上时,根据 val 与 root.val 的大小关系,就可以确定要将 val 插入到哪个子树中。

  • 如果该子树不为空,则问题转化成了将 val 插入到对应子树上。
  • 否则,在此处新建一个以 val 为值的节点,并链接到其父节点 root 上。

代码

[sol1-C++]
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class Solution {
public:
TreeNode* insertIntoBST(TreeNode* root, int val) {
if (root == nullptr) {
return new TreeNode(val);
}
TreeNode* pos = root;
while (pos != nullptr) {
if (val < pos->val) {
if (pos->left == nullptr) {
pos->left = new TreeNode(val);
break;
} else {
pos = pos->left;
}
} else {
if (pos->right == nullptr) {
pos->right = new TreeNode(val);
break;
} else {
pos = pos->right;
}
}
}
return root;
}
};
[sol1-Java]
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class Solution {
public TreeNode insertIntoBST(TreeNode root, int val) {
if (root == null) {
return new TreeNode(val);
}
TreeNode pos = root;
while (pos != null) {
if (val < pos.val) {
if (pos.left == null) {
pos.left = new TreeNode(val);
break;
} else {
pos = pos.left;
}
} else {
if (pos.right == null) {
pos.right = new TreeNode(val);
break;
} else {
pos = pos.right;
}
}
}
return root;
}
}
[sol1-Python3]
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class Solution:
def insertIntoBST(self, root: TreeNode, val: int) -> TreeNode:
if not root:
return TreeNode(val)

pos = root
while pos:
if val < pos.val:
if not pos.left:
pos.left = TreeNode(val)
break
else:
pos = pos.left
else:
if not pos.right:
pos.right = TreeNode(val)
break
else:
pos = pos.right

return root
[sol1-JavaScript]
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var insertIntoBST = function(root, val) {
if (root === null) {
return new TreeNode(val);
}
let pos = root;
while (pos !== null) {
if (val < pos.val) {
if (pos.left === null) {
pos.left = new TreeNode(val);
break;
} else {
pos = pos.left;
}
} else {
if (pos.right === null) {
pos.right = new TreeNode(val);
break;
} else {
pos = pos.right;
}
}
}
return root;
};
[sol1-Golang]
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func insertIntoBST(root *TreeNode, val int) *TreeNode {
if root == nil {
return &TreeNode{Val: val}
}
p := root
for p != nil {
if val < p.Val {
if p.Left == nil {
p.Left = &TreeNode{Val: val}
break
}
p = p.Left
} else {
if p.Right == nil {
p.Right = &TreeNode{Val: val}
break
}
p = p.Right
}
}
return root
}
[sol1-C]
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struct TreeNode* createTreeNode(int val) {
struct TreeNode* ret = malloc(sizeof(struct TreeNode));
ret->val = val;
ret->left = ret->right = NULL;
return ret;
}

struct TreeNode* insertIntoBST(struct TreeNode* root, int val) {
if (root == NULL) {
root = createTreeNode(val);
return root;
}
struct TreeNode* pos = root;
while (pos != NULL) {
if (val < pos->val) {
if (pos->left == NULL) {
pos->left = createTreeNode(val);
break;
} else {
pos = pos->left;
}
} else {
if (pos->right == NULL) {
pos->right = createTreeNode(val);
break;
} else {
pos = pos->right;
}
}
}
return root;
}

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(N),其中 N 为树中节点的数目。最坏情况下,我们需要将值插入到树的最深的叶子结点上,而叶子节点最深为 O(N)。

  • 空间复杂度:O(1)。我们只使用了常数大小的空间。

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