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Swap minimum requis pour convertir l'arbre binaire en arbre de recherche binaire

Étant donné un tableau arr[] ce qui représente un Arbre binaire complet c'est-à-dire si indice je est le mère indice 2*je + 1 est le enfant abandonné et indice 2*i + 2 est le bon enfant. La tâche est de trouver le minimum nombre de échanges nécessaire pour le convertir en Arbre de recherche binaire.

Exemples :  

Saisir: arr[] = [5 6 7 8 9 10 11]
Sortir: 3
Explication:
Arbre binaire du tableau donné :



Échange minimum requis pour convertir un arbre binaire en arbre de recherche binaire 1' title=

Échange 1 : échangez le nœud 8 avec le nœud 5.
Échange 2 : échangez le nœud 9 avec le nœud 10.
Échange 3 : échangez le nœud 10 avec le nœud 7.

Un minimum de 3 swaps est donc requis pour obtenir l'arbre de recherche binaire ci-dessous :

lancer SQL
Échange minimum requis pour convertir un arbre binaire en arbre de recherche binaire 3' loading='lazy' title=


Saisir: arr[] = [1 2 3]
Sortir: 1
Explication:
Arbre binaire du tableau donné :

tranche Java
Échange minimum requis pour convertir un arbre binaire en arbre de recherche binaire 2' loading='lazy' title=

Après avoir échangé le nœud 1 avec le nœud 2, obtenez l'arbre de recherche binaire ci-dessous :

Échange minimum requis pour convertir un arbre binaire en arbre de recherche binaire 4' loading='lazy' title=

Approche:

L'idée est d'utiliser le fait que parcours dans l'ordre de Arbre de recherche binaire est dans croissant ordre de leur valeur. 
Alors trouve le parcours dans l'ordre de l'arbre binaire et stockez-le dans le tableau et essaie de trier le tableau. Le nombre minimum d'échanges requis pour trier le tableau sera la réponse.

C++
// C++ program for Minimum swap required // to convert binary tree to binary search tree #include   using namespace std; // Function to perform inorder traversal of the binary tree // and store it in vector v void inorder(vector<int>& arr vector<int>& inorderArr int index) {    int n = arr.size();    // If index is out of bounds return  if (index >= n)  return;  // Recursively visit left subtree  inorder(arr inorderArr 2 * index + 1);    // Store current node value in vector  inorderArr.push_back(arr[index]);    // Recursively visit right subtree  inorder(arr inorderArr 2 * index + 2); } // Function to calculate minimum swaps  // to sort inorder traversal int minSwaps(vector<int>& arr) {  int n = arr.size();  vector<int> inorderArr;    // Get the inorder traversal of the binary tree  inorder(arr inorderArr 0);    // Create an array of pairs to store value  // and original index  vector<pair<int int>> t(inorderArr.size());  int ans = 0;    // Store the value and its index  for (int i = 0; i < inorderArr.size(); i++)  t[i] = {inorderArr[i] i};    // Sort the pair array based on values   // to get BST order  sort(t.begin() t.end());    // Find minimum swaps by detecting cycles  for (int i = 0; i < t.size(); i++) {    // If the element is already in the   // correct position continue  if (i == t[i].second)  continue;    // Otherwise perform swaps until the element  // is in the right place  else {    // Swap elements to correct positions  swap(t[i].first t[t[i].second].first);  swap(t[i].second t[t[i].second].second);  }    // Check if the element is still not  // in the correct position  if (i != t[i].second)  --i;     // Increment swap count  ans++;  }    return ans; } int main() {    vector<int> arr = { 5 6 7 8 9 10 11 };  cout << minSwaps(arr) << endl; } 
Java
// Java program for Minimum swap required // to convert binary tree to binary search tree import java.util.Arrays; class GfG {    // Function to perform inorder traversal of the binary tree  // and store it in an array  static void inorder(int[] arr int[] inorderArr   int index int[] counter) {  int n = arr.length;    // Base case: if index is out of bounds return  if (index >= n)  return;    // Recursively visit left subtree  inorder(arr inorderArr 2 * index + 1 counter);    // Store current node value in the inorder array  inorderArr[counter[0]] = arr[index];  counter[0]++;    // Recursively visit right subtree  inorder(arr inorderArr 2 * index + 2 counter);  }  // Function to calculate minimum swaps   // to sort inorder traversal  static int minSwaps(int[] arr) {  int n = arr.length;  int[] inorderArr = new int[n];  int[] counter = new int[1];    // Get the inorder traversal of the binary tree  inorder(arr inorderArr 0 counter);    // Create an array of pairs to store the value   // and its original index  int[][] t = new int[n][2];  int ans = 0;    // Store the value and its original index  for (int i = 0; i < n; i++) {  t[i][0] = inorderArr[i];  t[i][1] = i;  }    // Sort the array based on values to get BST order  Arrays.sort(t (a b) -> Integer.compare(a[0] b[0]));    // Find minimum swaps by detecting cycles  boolean[] visited = new boolean[n];    // Iterate through the array to find cycles  for (int i = 0; i < n; i++) {    // If the element is already visited or in  // the correct place continue  if (visited[i] || t[i][1] == i)  continue;    // Start a cycle and find the number of  // nodes in the cycle  int cycleSize = 0;  int j = i;    while (!visited[j]) {  visited[j] = true;  j = t[j][1];  cycleSize++;  }    // If there is a cycle we need (cycleSize - 1)  // swaps to sort the cycle  if (cycleSize > 1) {  ans += (cycleSize - 1);  }  }    // Return the total number of swaps  return ans;  }  public static void main(String[] args) {  int[] arr = {5 6 7 8 9 10 11};   System.out.println(minSwaps(arr));  } } 
Python
# Python program for Minimum swap required # to convert binary tree to binary search tree # Function to perform inorder traversal of the binary tree # and store it in an array def inorder(arr inorderArr index): # If index is out of bounds return n = len(arr) if index >= n: return # Recursively visit left subtree inorder(arr inorderArr 2 * index + 1) # Store current node value in inorderArr inorderArr.append(arr[index]) # Recursively visit right subtree inorder(arr inorderArr 2 * index + 2) # Function to calculate minimum swaps  # to sort inorder traversal def minSwaps(arr): inorderArr = [] # Get the inorder traversal of the binary tree inorder(arr inorderArr 0) # Create a list of pairs to store value and original index t = [(inorderArr[i] i) for i in range(len(inorderArr))] ans = 0 # Sort the list of pairs based on values # to get BST order t.sort() # Initialize visited array visited = [False] * len(t) # Find minimum swaps by detecting cycles for i in range(len(t)): # If already visited or already in the # correct place skip if visited[i] or t[i][1] == i: continue # Start a cycle and find the number of  # nodes in the cycle cycleSize = 0 j = i # Process all elements in the cycle while not visited[j]: visited[j] = True j = t[j][1] cycleSize += 1 # If there is a cycle of size `cycle_size` we  # need `cycle_size - 1` swaps if cycleSize > 1: ans += (cycleSize - 1) # Return total number of swaps return ans if __name__ == '__main__': arr = [5 6 7 8 9 10 11] print(minSwaps(arr)) 
C#
// C# program for Minimum swap required // to convert binary tree to binary search tree using System; using System.Linq; class GfG {    // Function to perform inorder traversal of the binary tree  // and store it in an array  static void Inorder(int[] arr int[] inorderArr int index ref int counter) {  int n = arr.Length;  // Base case: if index is out of bounds return  if (index >= n)  return;  // Recursively visit left subtree  Inorder(arr inorderArr 2 * index + 1 ref counter);  // Store current node value in inorderArr  inorderArr[counter] = arr[index];  counter++;  // Recursively visit right subtree  Inorder(arr inorderArr 2 * index + 2 ref counter);  }  // Function to calculate minimum  // swaps to sort inorder traversal  static int MinSwaps(int[] arr) {  int n = arr.Length;  int[] inorderArr = new int[n];  int counter = 0;  // Get the inorder traversal of the binary tree  Inorder(arr inorderArr 0 ref counter);  // Create an array of pairs to store value   // and original index  var t = new (int int)[n];  for (int i = 0; i < n; i++) {  t[i] = (inorderArr[i] i);  }  // Sort the array based on values to get BST order  Array.Sort(t (a b) => a.Item1.CompareTo(b.Item1));  // Initialize visited array  bool[] visited = new bool[n];  int ans = 0;  // Find minimum swaps by detecting cycles  for (int i = 0; i < n; i++) {    // If already visited or already in   // the correct place skip  if (visited[i] || t[i].Item2 == i)  continue;  // Start a cycle and find the number   // of nodes in the cycle  int cycleSize = 0;  int j = i;  // Process all elements in the cycle  while (!visited[j]) {  visited[j] = true;  j = t[j].Item2;  cycleSize++;  }  // If there is a cycle of size `cycle_size` we  // need `cycle_size - 1` swaps  if (cycleSize > 1)  {  ans += (cycleSize - 1);  }  }  // Return total number of swaps  return ans;  }  static void Main(string[] args) {    int[] arr = { 5 6 7 8 9 10 11 };  Console.WriteLine(MinSwaps(arr));  } } 
JavaScript
// Javascript program for Minimum swap required // to convert binary tree to binary search tree // Inorder traversal to get values in sorted order function inorder(arr inorderArr index) {  // If index is out of bounds return  if (index >= arr.length)  return;  // Recursively visit left subtree  inorder(arr inorderArr 2 * index + 1);  // Store current node value in array  inorderArr.push(arr[index]);  // Recursively visit right subtree  inorder(arr inorderArr 2 * index + 2); } // Function to calculate minimum swaps to sort inorder // traversal function minSwaps(arr) {  let inorderArr = [];  // Get the inorder traversal of the binary tree  inorder(arr inorderArr 0);  // Create an array of pairs to store value and original  // index  let t = inorderArr.map((val i) => [val i]);  let ans = 0;  // Sort the pair array based on values to get BST order  t.sort((a b) => a[0] - b[0]);  // Find minimum swaps by detecting cycles  let visited = Array(arr.length)  .fill(false);  for (let i = 0; i < t.length; i++) {    // If the element is already in the correct  // position continue  if (visited[i] || t[i][1] === i)  continue;  // Otherwise perform swaps until the element is in  // the right place  let cycleSize = 0;  let j = i;  while (!visited[j]) {  visited[j] = true;  j = t[j][1];  cycleSize++;  }  // If there is a cycle we need (cycleSize - 1)  // swaps to sort the cycle  if (cycleSize > 1) {  ans += (cycleSize - 1);  }  }  // Return total number of swaps  return ans; } let arr = [ 5 6 7 8 9 10 11 ]; console.log(minSwaps(arr)); 

Sortir
3 

Complexité temporelle : O(n*logn) où n est le nombre d'éléments dans le tableau.
Espace auxiliaire : O(n) car il utilise de l'espace supplémentaire pour le tableau 

Exercice: Pouvons-nous étendre cela à un arbre binaire normal, c'est-à-dire un arbre binaire représenté à l'aide de pointeurs gauche et droit et pas nécessairement complet ?

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