700.二叉搜索树中的搜索（二叉树算法） - 实践

700.二叉搜索树中的搜索

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给定二叉搜索树（BST）的根节点 root 和一个整数值 val。

你需要在 BST 中找到节点值等于 val 的节点。返回以该节点为根的子树。如果节点不存在，则返回 null 。

示例 1:

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

示例 2:

输入：root = [4,2,7,1,3], val = 5
输出：[]

提示：

树中节点数在 [1, 5000] 范围内
1 <= Node.val <= 107
root 是二叉搜索树
1 <= val <= 107

算法公开课

《代码随想录》算法视频公开课 (opens new window)：不愧是搜索树，这次搜索有方向了！| LeetCode：700.二叉搜索树中的搜索 (opens new window)，相信结合视频在看本篇题解，更有助于大家对本题的理解。

#思路

之前我们讲的都是普通二叉树，那么接下来看看二叉搜索树。

在关于二叉树，你该了解这些！ (opens new window)中，我们已经讲过了二叉搜索树。

二叉搜索树是一个有序树：

若它的左子树不空，则左子树上所有结点的值均小于它的根结点的值；
若它的右子树不空，则右子树上所有结点的值均大于它的根结点的值；
它的左、右子树也分别为二叉搜索树

这就决定了，二叉搜索树，递归遍历和迭代遍历和普通二叉树都不一样。

本题，其实就是在二叉搜索树中搜索一个节点。那么我们来看看应该如何遍历。

#递归法

确定递归函数的参数和返回值

递归函数的参数传入的就是根节点和要搜索的数值，返回的就是以这个搜索数值所在的节点。

代码如下：

TreeNode* searchBST(TreeNode* root, int val)

确定终止条件

如果root为空，或者找到这个数值了，就返回root节点。

if (root == NULL || root->val == val) return root;

确定单层递归的逻辑

看看二叉搜索树的单层递归逻辑有何不同。

因为二叉搜索树的节点是有序的，所以可以有方向的去搜索。

如果root->val > val，搜索左子树，如果root->val < val，就搜索右子树，最后如果都没有搜索到，就返回NULL。

代码如下：

TreeNode* result = NULL;
if (root->val > val) result = searchBST(root->left, val);
if (root->val < val) result = searchBST(root->right, val);
return result;

很多录友写递归函数的时候习惯直接写 searchBST(root->left, val)，却忘了递归函数还有返回值。!!!我就是错在这一步！

递归函数的返回值是什么? 是左子树如果搜索到了val，要将该节点返回。如果不用一个变量将其接住，那么返回值不就没了。

所以要 result = searchBST(root->left, val)。

/*** Definition for a binary tree node.* public class TreeNode {*     int val;       // 节点存储的值*     TreeNode left; // 指向左子节点的引用*     TreeNode right;// 指向右子节点的引用*     TreeNode() {}  // 默认构造函数*     TreeNode(int val) { this.val = val; }                // 构造函数：仅值*     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {   // 构造函数：值+左右子树*         this.val = val;*         this.left = left;*         this.right = right;*     }* }*/
class Solution {/*** 在二叉搜索树（BST）中查找值为 val 的节点（LeetCode 第700题：Search in a Binary Search Tree）** 使用递归方式实现深度优先搜索（DFS），利用 BST 的性质（左 < 根 < 右）* 来决定搜索方向，避免无效分支。** @param root BST 的根节点* @param val  要查找的目标值* @return 如果存在值为 val 的节点，则返回该节点；否则返回 null*/public TreeNode searchBST(TreeNode root, int val) {// 调用递归辅助方法进行实际查找return searchBST1(root, val);}/*** 递归辅助方法：在以 root 为根的子树中查找值为 val 的节点** @param root 当前递归到的节点* @param val  目标值* @return 找到则返回目标节点，否则返回 null*/public TreeNode searchBST1(TreeNode root, int val) {// 基础情况1：当前节点为空（到达叶子的子节点），说明未找到目标值if (root == null) return null;// 基础情况2：当前节点的值等于目标值，找到目标，直接返回该节点if (root.val == val) return root;// 定义结果变量，用于接收递归调用的返回值TreeNode res = null;// 情况1：当前节点值大于目标值 → 目标应在左子树中if (root.val > val && root.left != null) {// 递归搜索左子树，并将结果赋值给 resres = searchBST1(root.left, val);}// 情况2：当前节点值小于目标值 → 目标应在右子树中// 注意：这里使用的是独立的 if，不是 else ifif (root.val < val && root.right != null) {// 递归搜索右子树，并将结果赋值给 res（会覆盖前面的 res）res = searchBST1(root.right, val);}// 返回查找结果// 如果两个 if 都没执行，res 保持为 null// 如果某个分支找到了，res 就是目标节点return res;}
}

迭代法

一提到二叉树遍历的迭代法，可能立刻想起使用栈来模拟深度遍历，使用队列来模拟广度遍历。

对于二叉搜索树可就不一样了，因为二叉搜索树的特殊性，也就是节点的有序性，可以不使用辅助栈或者队列就可以写出迭代法。

对于一般二叉树，递归过程中还有回溯的过程，例如走一个左方向的分支走到头了，那么要调头，在走右分支。

而对于二叉搜索树，不需要回溯的过程，因为节点的有序性就帮我们确定了搜索的方向。

例如要搜索元素为3的节点，我们不需要搜索其他节点，也不需要做回溯，查找的路径已经规划好了。

中间节点如果大于3就向左走，如果小于3就向右走，如图：

二叉搜索树

所以迭代法代码如下：

class Solution {// 迭代，利用二叉搜索树特点，优化，可以不需要栈public TreeNode searchBST(TreeNode root, int val) {while (root != null)if (val < root.val) root = root.left;else if (val > root.val) root = root.right;else return root;return null;}
}

下面这个是我自己想的（使用了空间咯咯哒）：

/*** Definition for a binary tree node.* public class TreeNode {*     int val;       // 节点存储的值*     TreeNode left; // 指向左子节点的引用*     TreeNode right;// 指向右子节点的引用*     TreeNode() {}  // 默认构造函数*     TreeNode(int val) { this.val = val; }                // 构造函数：仅值*     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {   // 构造函数：值+左右子树*         this.val = val;*         this.left = left;*         this.right = right;*     }* }*/
class Solution {/*** 在二叉搜索树（BST）中查找值为 val 的节点（LeetCode 第700题：Search in a Binary Search Tree）** 使用广度优先搜索（BFS / 层序遍历）的方式遍历整棵树，寻找目标值。** 虽然 BST 具有有序性（左 < 根 < 右），理论上可用 O(h) 时间完成查找，* 但本解法采用 BFS 遍历所有可能路径，仍能正确找到目标节点。** @param root BST 的根节点* @param val  要查找的目标值* @return 如果存在值为 val 的节点，则返回该节点；否则返回 null*/public TreeNode searchBST(TreeNode root, int val) {// 边界情况：如果根节点为空，直接返回 nullif (root == null) return null;// 创建一个队列用于层序遍历（BFS）Queue queue = new LinkedList<>();// 将根节点入队，作为遍历起点queue.offer(root);// 当队列不为空时，持续处理每一层的节点while (!queue.isEmpty()) {// 从队列中取出一个节点进行处理TreeNode node = queue.poll();// 检查当前节点的值是否等于目标值if (node.val == val) {// 找到目标节点，立即返回return node;}// 利用 BST 性质进行剪枝优化：// 如果当前节点值大于目标值，说明目标应在左子树if (node.val > val && node.left != null) {queue.offer(node.left);  // 将左子节点加入队列等待处理}// 如果当前节点值小于目标值，说明目标应在右子树if (node.val < val && node.right != null) {queue.offer(node.right); // 将右子节点加入队列等待处理}// 注意：这里没有将“错误方向”的子节点入队（如 node.val > val 时不加 right）// 这正是利用了 BST 的有序性，避免无效搜索，提高效率}// 遍历结束仍未找到目标值，返回 nullreturn null;}
}