文心一言 VS 讯飞星火 VS chatgpt （264）-- 算法导论20.1 3题

福大大架构师每日一题

发布于 2024-05-27 17:20:28

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发布于 2024-05-27 17:20:28

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三、使用本节的数据结构会发现，查找 x 的后继和前驱并不依赖于 x 当时是否包含在集合中。当 x 不包含在树中时，试说明如何在一棵二叉搜索树中查找 x 的后继。如果要写代码，请用go语言。

文心一言：

在二叉搜索树（BST）中，查找一个节点 x 的后继（即大于 x 的最小节点）或前驱（即小于 x 的最大节点）时，即使 x 不在树中，也可以遵循一定的规则来找到这些节点。

对于查找 x 的后继，我们可以遵循以下步骤：

从根节点开始遍历。如果当前节点的值小于 x，则移动到右子树（因为后继节点如果存在，一定在 x 的右侧）。如果当前节点的值大于或等于 x，我们可能需要查看当前节点的左子树，因为左子树中最大的节点（即最右叶子节点）可能是 x 的后继。但如果左子树为空，那么当前节点本身就是大于 x 的最小节点，也就是 x 的后继。如果在遍历过程中遇到空节点，说明 x 的后继不存在于树中（或者 x 大于树中的所有节点）。下面是使用 Go 语言实现的示例代码：

package main  
  
import (  
    "fmt"  
)  
  
type TreeNode struct {  
    Val   int  
    Left  *TreeNode  
    Right *TreeNode  
}  
  
// 查找 x 的后继节点  
func inorderSuccessor(root *TreeNode, x int) *TreeNode {  
    successor := nil  
    current := root  
  
    // 遍历 BST，查找后继节点  
    for current != nil {  
        if current.Val < x {  
            // 如果当前节点小于 x，则向右子树移动  
            current = current.Right  
        } else {  
            // 如果当前节点大于或等于 x，则查看左子树  
            successor = current  
            current = current.Left  
        }  
    }  
  
    // 如果 successor 的左子树非空，我们需要找到其左子树的最右叶子节点  
    for successor != nil && successor.Left != nil {  
        successor = successor.Left  
    }  
  
    // successor 现在指向 x 的后继节点（如果存在的话）  
    return successor  
}  
  
func main() {  
    // 示例 BST  
    //       5  
    //      / \  
    //     3   7  
    //    / \ / \  
    //   2  4 6  8  
    root := &TreeNode{  
        Val: 5,  
        Left: &TreeNode{  
            Val: 3,  
            Left: &TreeNode{  
                Val: 2,  
            },  
            Right: &TreeNode{  
                Val: 4,  
            },  
        },  
        Right: &TreeNode{  
            Val: 7,  
            Left: &TreeNode{  
                Val: 6,  
            },  
            Right: &TreeNode{  
                Val: 8,  
            },  
        },  
    }  
  
    // 查找 4 的后继  
    successor := inorderSuccessor(root, 4)  
    if successor != nil {  
        fmt.Printf("The in-order successor of 4 is: %d\n", successor.Val)  
    } else {  
        fmt.Println("The in-order successor of 4 does not exist in the tree.")  
    }  
  
    // 查找 9 的后继（不存在于树中）  
    successor = inorderSuccessor(root, 9)  
    if successor != nil {  
        fmt.Printf("The in-order successor of 9 is: %d\n", successor.Val)  
    } else {  
        fmt.Println("The in-order successor of 9 does not exist in the tree.")  
    }  
}

注意，这段代码中的 inorderSuccessor 函数首先尝试找到大于或等于 x 的最小节点（即沿着右子树下降，然后尽可能向左移动），然后检查该节点的左子树，以确保我们找到了正确的后继节点（即左子树中的最右叶子节点）。如果 x 大于树中的所有节点，则函数返回 nil。

讯飞星火：

在二叉搜索树中，一个节点的后继是比它大的最小节点。如果该节点有右子树，那么它的后继就是其右子树中的最小节点；如果没有右子树，那么它的后继就是在祖先节点中，第一个左链接指向该节点的祖先节点。

以下是使用Go语言实现查找后继节点的代码：

type Node struct {
    Val   int
    Left  *Node
    Right *Node
}

func findMin(node *Node) *Node {
    current := node
    for current.Left != nil {
        current = current.Left
    }
    return current
}

func inorderSuccessor(root *Node, x *Node) *Node {
    if x.Right != nil {
        return findMin(x.Right)
    }
    successor := &Node{}
    successor = nil
    predecessor := root
    for predecessor != nil && predecessor.Val < x.Val {
        predecessor = predecessor.Right
    }
    if predecessor != nil && predecessor.Val > x.Val {
        successor = predecessor
    }
    return successor
}

在这段代码中，我们首先定义了一个内部函数findMin来找到给定节点下的最小节点。然后，我们定义了inorderSuccessor函数来找到给定节点的后继。如果给定节点有右子树，那么它的后继就是其右子树中的最小节点。否则，我们需要从根节点开始遍历，找到第一个大于给定节点值的节点，这个节点就是后继。

360智脑：

在二叉搜索树中，一个节点的"后继"是指在树中比该节点值大且最接近该节点值的元素。如果节点x的右子节点不为空，则x的后继就是其右子节点中的最小值。如果x的右子节点为空，则x没有后继。

以下是一个Go语言函数，用于查找二叉搜索树中给定值的后继：

type TreeNode struct {
    Val int
    Left *TreeNode
    Right *TreeNode
}

func findSuccessor(node *TreeNode) *TreeNode {
    if node == nil {
        return nil
    }
    
    // 如果有右子节点，则向右走直到找到最小的节点
    if node.Right != nil {
        return findMinNode(node.Right)
    }
    
    // 如果当前节点的右子树为空，则返回nil
    return nil
}

// 找到以node为根的二叉搜索树中的最小节点
func findMinNode(node *TreeNode) *TreeNode {
    current := node
    for current.Left != nil {
        current = current.Left
    }
    return current
}

请注意，这段代码假设你有一个指向二叉搜索树中某个节点的指针，并且这个节点可能不是树的根节点。findSuccessor函数将返回给定节点的后继，如果不存在后继，则返回nil。同样，这段代码不会检查节点是否存在，因为根据问题描述，查找操作不依赖于节点是否在树中。

智谱清言：

在二叉搜索树中，一个节点x的后继是指比x的值大，且在x的右子树中最左边的节点。如果x不在树中，我们可以通过递归地查找其右子树中最左边的节点来找到它的后继。

下面是一个使用Go语言实现的示例代码：

package main
import (
    "fmt"
)
type TreeNode struct {
    Val   int
    Left  *TreeNode
    Right *TreeNode
}
// inorderSuccessor 返回节点x的后继
func inorderSuccessor(x *TreeNode) *TreeNode {
    if x.Right != nil {
        // 如果x有右子树，则后继在x的右子树的最左节点
        return min(x.Right)
    }
    // 如果x没有右子树，则需要向上查找
    successor := nil
    current := x.Parent
    for current != nil && current.Left == x {
        successor = current
        current = current.Parent
    }
    return successor
}
// min 返回二叉树中最左边的节点
func min(node *TreeNode) *TreeNode {
    if node == nil {
        return nil
    }
    for node.Left != nil {
        node = node.Left
    }
    return node
}
// main 函数用于测试
func main() {
    // 创建测试的二叉搜索树
    //       20
    //      /  \
    //     10   30
    //    / \    \
    //   5  15   35
    root := &TreeNode{Val: 20}
    root.Left = &TreeNode{Val: 10, Parent: root}
    root.Right = &TreeNode{Val: 30, Parent: root}
    root.Left.Left = &TreeNode{Val: 5, Parent: root.Left}
    root.Left.Right = &TreeNode{Val: 15, Parent: root.Left}
    root.Right.Right = &TreeNode{Val: 35, Parent: root.Right}
    // 测试查找不存在的节点的后继
    x := &TreeNode{Val: 10, Parent: root.Left}
    successor := inorderSuccessor(x)
    if successor != nil {
        fmt.Printf("The inorder successor of %d is %d\n", x.Val, successor.Val)
    } else {
        fmt.Printf("The element %d is not in the tree\n", x.Val)
    }
}

这段代码首先定义了一个TreeNode结构体，表示二叉树中的节点。inorderSuccessor函数用于查找给定节点x的后继节点。如果x有右子树，则后继在其右子树的最左节点；如果没有右子树，则需要向上查找，直到找到一个节点，它是其父节点的左孩子，或者该节点就是根节点，此时没有后继。

在main函数中，创建了一个二叉搜索树，并设置了测试用例来查找不存在的节点10的后继。请注意，为了运行这段代码，你可能需要根据实际情况调整树的结构和节点的值。

天工：

在二叉搜索树（Binary Search Tree, BST）中，查找一个不在树中的元素 x 的后继，我们可以遵循以下步骤：

1.首先，我们需要遍历整个树，找到所有大于 x 的节点。

2.在这些大于 x 的节点中，找到最小的一个，即为 x 的后继。

由于 x 不在树中，我们不能直接访问它的右子树来找后继（因为在BST中，一个节点的后继通常是其右子树中的最左节点）。因此，我们需要一个函数来遍历整棵树，并记录下所有大于 x 的节点。

下面是一个用Go语言实现的代码示例，用于在一棵二叉搜索树中查找不在树中的元素 x 的后继：

type Node struct {
    Value int
    Left  *Node
    Right *Node
}

func findSuccessor(root *Node, x int) *Node {
    successor := nil
    current := root

    for current != nil {
        if current.Value > x {
            successor = current
            current = current.Left
        } else {
            current = current.Right
        }
    }

    return successor
}

// 假设我们有以下的BST：
//        5
//       / \
//      3   7
//     / \ / \
//    2  4 6  8

func main() {
    // 创建BST
    root := &Node{Value: 5}
    root.Left = &Node{Value: 3}
    root.Right = &Node{Value: 7}
    root.Left.Left = &Node{Value: 2}
    root.Left.Right = &Node{Value: 4}
    root.Right.Left = &Node{Value: 6}
    root.Right.Right = &Node{Value: 8}

    // 查找不在树中的元素 x = 1 的后继
    x := 1
    successor := findSuccessor(root, x)
    if successor != nil {
        fmt.Printf("The successor of %d is %d\n", x, successor.Value)
    } else {
        fmt.Printf("There is no successor for %d in the tree\n", x)
    }
}

在这个例子中，如果我们要找元素 1 的后继，程序将返回 2，因为 2 是所有大于 1 的节点中最小的一个。如果 x 是树中的最大值或者比树中的最大值还要大，那么没有后继，此时 successor 将为 nil。

灵小智：

在一棵二叉搜索树中查找某个节点 x 的后继，可以按照以下步骤进行：

1.首先判断 x 是否有右子树。如果有右子树，则 x 的后继节点为其右子树的最左节点，即右子树中最小的节点。

2.如果 x 没有右子树，则需要向上遍历树来寻找后继节点。从根节点开始，比较 x 和当前节点的值：

• 若 x 小于当前节点，说明 x 在当前节点的左子树中，将当前节点设为候选的后继节点，并继续在左子树中搜索。
• 若 x 大于当前节点，说明 x 在当前节点的右子树中，继续在右子树中搜索。
• 若 x 等于当前节点，则后继节点可能存在于当前节点的右子树中或者在当前节点的某个祖先节点中。因此，需要继续向上搜索直到找到一个节点，该节点是其父节点的左孩子。这个节点的父节点即为 x 的后继节点。

下面是使用 Go 语言实现上述算法的示例代码：

package main

import "fmt"

type TreeNode struct {
    Val   int
    Left  *TreeNode
    Right *TreeNode
}

// 查找节点的后继
func getSuccessor(root *TreeNode, x int) *TreeNode {
    var successor *TreeNode
    for root != nil {
        if x < root.Val {
            successor = root
            root = root.Left
        } else if x > root.Val {
            root = root.Right
        } else {
            if root.Right != nil {
                successor = getMinNode(root.Right)
            }
            break
        }
    }
    return successor
}

// 获取最小节点
func getMinNode(node *TreeNode) *TreeNode {
    for node.Left != nil {
        node = node.Left
    }
    return node
}

func main() {
    // 构建二叉搜索树
    root := &TreeNode{Val: 5}
    root.Left = &TreeNode{Val: 3}
    root.Right = &TreeNode{Val: 7}
    root.Left.Left = &TreeNode{Val: 2}
    root.Left.Right = &TreeNode{Val: 4}
    root.Right.Left = &TreeNode{Val: 6}
    root.Right.Right = &TreeNode{Val: 8}

    // 查找节点的后继
    x := 4
    successor := getSuccessor(root, x)
    if successor != nil {
        fmt.Println("节点", x, "的后继为:", successor.Val)
    } else {
        fmt.Println("节点", x, "没有后继节点")
    }
}

以上代码中，我们定义了一个 TreeNode 结构体表示二叉树的节点。getSuccessor 函数实现了查找节点后继的逻辑，getMinNode 函数用于获取一棵树中最左的节点。在 main 函数中，我们构建了一棵二叉搜索树，并查找节点 4 的后继节点。最终输出结果为节点 4 的后继为 5。

请注意，以上代码仅供参考，实际使用时需要根据具体情况进行调整和完善。

chatgpt：

在二叉搜索树中查找元素 x 的后继，即比 x 大的最小元素，可以按照以下步骤进行：

1. 如果树为空，则返回空。
2. 初始化一个变量 successor 为 nil。
3. 从根节点开始遍历树：
- • 如果当前节点的值大于 x，将当前节点设置为 successor，并更新当前节点为左子节点。
- • 如果当前节点的值小于或等于 x，将当前节点更新为右子节点。
4. 当遍历完成时，如果 successor 不为空，则说明找到了后继，否则返回空。

以下是用 Go 语言编写的代码示例：

package main

import "fmt"

type Node struct {
    Value int
    Left  *Node
    Right *Node
}

func findSuccessor(root *Node, x int) *Node {
    var successor *Node = nil
    current := root

    for current != nil {
        if current.Value > x {
            successor = current
            current = current.Left
        } else {
            current = current.Right
        }
    }

    return successor
}

func main() {
    // 构建一个二叉搜索树作为示例
    root := &Node{
        Value: 5,
        Left: &Node{
            Value: 3,
            Left: &Node{
                Value: 2,
            },
            Right: &Node{
                Value: 4,
            },
        },
        Right: &Node{
            Value: 7,
            Left: &Node{
                Value: 6,
            },
            Right: &Node{
                Value: 8,
            },
        },
    }

    x := 3
    successor := findSuccessor(root, x)
    if successor != nil {
        fmt.Println("后继是:", successor.Value)
    } else {
        fmt.Println("找不到后继")
    }
}

以上代码中，我们构建了一个二叉搜索树作为示例，并查找元素 3 的后继。输出结果应该是 "后继是: 4"。你可以根据自己的需要修改示例中的二叉搜索树和要查找的元素进行测试。

在这里插入图片描述

kimi：

在二叉搜索树（BST）中，查找一个不存在的节点 x 的后继（即大于 x 的最小值）或前驱（即小于 x 的最大值）可以通过以下步骤实现：

1. 查找后继：从节点 x 开始，如果 x 不存在，则查找右子树中的最小节点。如果右子树为空，则查找左子树中的最右节点（即最大的节点）。
2. 查找前驱：从节点 x 开始，如果 x 不存在，则查找左子树中的最右节点。如果左子树为空，则查找右子树中的最小节点。

以下是使用 Go 语言实现查找不存在节点 x 的后继和前驱的示例代码：

package main

import (
    "fmt"
)

type TreeNode struct {
    value int
    left  *TreeNode
    right *TreeNode
}

// 辅助函数：在二叉搜索树中查找最小值节点
func findMin(node *TreeNode) *TreeNode {
    for node.left != nil {
        node = node.left
    }
    return node
}

// 辅助函数：在二叉搜索树中查找最大值节点
func findMax(node *TreeNode) *TreeNode {
    for node.right != nil {
        node = node.right
    }
    return node
}

// 寻找节点 x 的后继
func findSuccessor(root *TreeNode, x int) *TreeNode {
    current := root
    for current != nil {
        if x < current.value {
            // x 的后继在右子树中，或者当前节点是 x 的后继
            if current.right == nil {
                // x 不在树中，当前节点是 x 的后继
                return findMin(current)
            }
            current = current.right
        } else {
            // x 的后继可能在左子树中，或者当前节点是 x 的前驱
            if current.left == nil {
                // x 不在树中，当前节点的后继是 x 的后继
                return findMin(current.right)
            }
            current = current.left
        }
    }
    // x 不在树中，且树中存在节点，返回最小值节点作为 x 的后继
    return findMin(root)
}

// 寻找节点 x 的前驱
func findPredecessor(root *TreeNode, x int) *TreeNode {
    current := root
    for current != nil {
        if x > current.value {
            // x 的前驱在左子树中，或者当前节点是 x 的前驱
            if current.left == nil {
                // x 不在树中，当前节点的前驱是 x 的前驱
                return findMax(current.left)
            }
            current = current.left
        } else {
            // x 的前驱可能在右子树中，或者当前节点是 x 的后继
            if current.right == nil {
                // x 不在树中，当前节点是 x 的前驱
                return findMax(current)
            }
            current = current.right
        }
    }
    // x 不在树中，且树中存在节点，返回最大值节点作为 x 的前驱
    return findMax(root)
}

func main() {
    // 构建示例二叉搜索树
    // ...
    // 假设 root 是二叉搜索树的根节点

    x := 15
    successor := findSuccessor(root, x)
    fmt.Printf("The successor of %d is: %d\n", x, successor.value)

    predecessor := findPredecessor(root, x)
    fmt.Printf("The predecessor of %d is: %d\n", x, predecessor.value)
}

在这个示例中，我们首先定义了 TreeNode 结构体来表示二叉搜索树的节点。然后，我们实现了 findMin 和 findMax 辅助函数来查找树中的最小值和最大值节点。findSuccessor 和 findPredecessor 函数用于查找不存在节点 x 的后继和前驱。

请注意，这个示例假设你已经构建了一个有效的二叉搜索树，并且 root 是这棵树的根节点。在实际应用中，你可能需要根据具体需求调整代码，例如处理空树的情况。

混元：

在一棵二叉搜索树（BST）中查找一个不存在的元素 x 的后继，我们可以遵循以下步骤：

1. 从根节点开始，沿着树向下进行搜索。
2. 如果当前节点的值小于 x，那么 x 的后继可能在当前节点的右子树中，因此向右子树移动。
3. 如果当前节点的值大于 x，那么 x 的后继可能在当前节点的左子树中，或者就是当前节点本身（如果当前节点的值大于 x 且小于之前遇到的任何节点的值），因此向左子树移动。
4. 如果当前节点的值等于 x，那么 x 存在于树中，我们可以直接找到它的后继。
5. 重复步骤 2-4，直到找到 x 的后继或者遍历完整棵树。

以下是使用 Go 语言实现的查找不存在元素 x 的后继的函数：

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

type TreeNode struct {
    Val   int
    Left  *TreeNode
    Right *TreeNode
}

func findSuccessor(root *TreeNode, x int) *TreeNode {
    if root == nil {
        return nil
    }

    successor := &TreeNode{Val: math.MaxInt32}
    node := root

    for node != nil {
        if node.Val < x {
            node = node.Right
        } else {
            successor = node
            node = node.Left
        }
    }

    if successor.Val == math.MaxInt32 {
        return nil
    }
    return successor
}

func main() {
    // 示例二叉搜索树
    root := &TreeNode{Val: 8}
    root.Left = &TreeNode{Val: 3}
    root.Right = &TreeNode{Val: 10}
    root.Left.Left = &TreeNode{Val: 1}
    root.Left.Right = &TreeNode{Val: 6}
    root.Right.Right = &TreeNode{Val: 14}

    x := 5
    successor := findSuccessor(root, x)
    if successor != nil {
        fmt.Printf("后继为: %d\n", successor.Val)
    } else {
        fmt.Println("没有找到后继")
    }
}

在这个示例中，我们创建了一个二叉搜索树，并尝试查找不存在的元素 5 的后继。运行这段代码将输出 "后继为: 6"，表示元素 5 的后继是 6。