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tag:
- Easy；
- DFS；
- BFS；
question：
Given the roots of two binary trees p and q, write a function to check if they are the same or not.
Two binary trees are considered the same if they are structurally identical, and the nodes have the same value.
Example 1:
Input: p = [1,2,3], q = [1,2,3]
Output: true
Example 2:
Input: p = [1,2], q = [1,null,2]
Output: false
Example 3:
Input: p = [1,2,1], q = [1,1,2]
Output: false
Constraints:
- The number of nodes in both trees is in the range [0, 100].
- 104 <= Node.val <= 104
解法一：深度优先搜索
思路：
如果两个二叉树都为空，则两个二叉树相同。如果两个二叉树中有且只有一个为空，则两个二叉树一定不相同。
如果两个二叉树都不为空，那么首先判断它们的根节点的值是否相同，若不相同则两个二叉树一定不同，若相同，再分别判断两个二叉树的左子树是否相同以及右子树是否相同。这是一个递归的过程，因此可以使用深度优先搜索，递归地判断两个二叉树是否相同，代码如下：
/**
* Definition for a binary tree node.
* struct TreeNode {
* int val;
* TreeNode *left;
* TreeNode *right;
* TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
* TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
* TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
* };
*/
class Solution {
public:
bool isSameTree(TreeNode* p, TreeNode* q) {
// 递归，深度优先搜索
if (!p && !q) return true;
if (!p && q) return false;
if (p && !q) return false;
if (p->val != q->val) return false;
else return isSameTree(p->left, q->left) && isSameTree(p->right, q->right);
}
};
复杂度分析：
- 时间复杂度：O(min(m,n))，其中 m 和 n 分别是两个二叉树的节点数。对两个二叉树同时进行深度优先搜索，只有当两个二叉树中的对应节点都不为空时才会访问到该节点，因此被访问到的节点数不会超过较小的二叉树的节点数。
- 空间复杂度：O(min(m,n))，其中 m 和 n 分别是两个二叉树的节点数。空间复杂度取决于递归调用的层数，递归调用的层数不会超过较小的二叉树的最大高度，最坏情况下，二叉树的高度等于节点数。
解法二：广度优先搜索
也可以通过广度优先搜索判断两个二叉树是否相同。同样首先判断两个二叉树是否为空，如果两个二叉树都不为空，则从两个二叉树的根节点开始广度优先搜索。
使用两个队列分别存储两个二叉树的节点。初始时将两个二叉树的根节点分别加入两个队列。每次从两个队列各取出一个节点，进行如下比较操作。
- 比较两个节点的值，如果两个节点的值不相同则两个二叉树一定不同；
- 如果两个节点的值相同，则判断两个节点的子节点是否为空，如果只有一个节点的左子节点为空，或者只有一个节点的右子节点为空，则两个二叉树的结构不同，因此两个二叉树一定不同；
- 如果两个节点的子节点的结构相同，则将两个节点的非空子节点分别加入两个队列，子节点加入队列时需要注意顺序，如果左右子节点都不为空，则先加入左子节点，后加入右子节点。
如果搜索结束时两个队列同时为空，则两个二叉树相同。如果只有一个队列为空，则两个二叉树的结构不同，因此两个二叉树不同。参见代码如下：
/**
* Definition for a binary tree node.
* struct TreeNode {
* int val;
* TreeNode *left;
* TreeNode *right;
* TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
* TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
* TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
* };
*/
class Solution {
public:
bool isSameTree(TreeNode* p, TreeNode* q) {
// 广度优先搜索
if (!p && !q) return true;
if (!p && q) return false;
if (p && !q) return false;
queue<TreeNode*> queue1, queue2;
queue1.push(p);
queue2.push(q);
while (!queue1.empty() && !queue2.empty()) {
TreeNode* p1 = queue1.front();
queue1.pop();
TreeNode* q1 = queue2.front();
queue2.pop();
if (p1->val != q1->val) return false;
auto p1_left = p1->left, p1_right = p1->right;
auto q1_left = q1->left, q1_right = q1->right;
if ((!p1_left) ^ (!q1_left)) return false;
if ((!p1_right) ^ (!q1_right)) return false;
if (p1_left) queue1.push(p1_left);
if (p1_right) queue1.push(p1_right);
if (q1_left) queue2.push(q1_left);
if (q1_right) queue2.push(q1_right);
}
return queue1.empty() && queue2.empty();
}
};
复杂度分析：
- 时间复杂度：O(min(m,n))，其中 m 和 n 分别是两个二叉树的节点数。对两个二叉树同时进行广度优先搜索，只有当两个二叉树中的对应节点都不为空时才会访问到该节点，因此被访问到的节点数不会超过较小的二叉树的节点数。
- 空间复杂度：O(min(m,n))，其中 m 和 n 分别是两个二叉树的节点数。空间复杂度取决于队列中的元素个数，队列中的元素个数不会超过较小的二叉树的节点数。
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