从前序与中序遍历序列构造二叉树

给定两个整数数组preorder和inorder,分别表示二叉树的先序和中序遍历,构造二叉树并返回根节点。文章介绍了树的基本概念,包括节点类型、遍历方法,并提供了Java代码实现构建二叉树的递归算法。测试数据展示了一棵具体的二叉树结构及其遍历结果。

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给定两个整数数组 preorder 和 inorder ,其中 preorder 是二叉树的先序遍历, inorder 是同一棵树的中序遍历,请构造二叉树并返回其根节点。

概念


  1. 树(Tree)是一种非线性数据结构,它最常用的用途之一是表示层次关系。树由若干个节点组成,每个节点可以有若干个子节点,形成一个层次关系。
    树的基本特点包括:

    1. 树由若干个节点组成;
    2. 每个节点可以有若干个子节点,但只有一个父节点;
    3. 根节点是没有父节点的节点;
    4. 叶子节点是没有子节点的节点;
    5. 在树中,任意两个节点之间都存在唯一的路径。
      树的应用非常广泛,比如操作系统文件系统、数据库索引、图形学中的场景图等。在算法和数据结构中,树也是重要的基础知识,很多问题可以通过构建和操作树来解决。常见的一些树类型包括:二叉树、平衡二叉树、红黑树、B-树、堆、Trie树等。
  2. 树的相关概念
    下面是一些关于树的基本概念:

    1. 根节点(root):树中没有父节点的节点被称为根节点,树只有一个根节点;
    2. 子节点(child):一个节点可以有多个子节点,每个子节点都有它自己的子节点;
    3. 父节点(parent):一个节点的直接前驱节点称为其父节点;
    4. 兄弟节点(sibling):具有相同父节点的节点互称为兄弟节点;
    5. 叶子节点(leaf):没有子节点的节点称为叶子节点;
    6. 深度(depth):从根节点到某个节点的路径上的节点数,根节点的深度为 0;
    7. 高度(height):从某个节点到该节点所在的子树中叶子节点的最长路径上的节点数,叶子节点的高度为 0;
    8. 层次(level):根节点的层次为 1,它的子节点层次为 2,以此类推。
  3. 二叉树的遍历
    二叉树遍历包括三种方式:** 前序遍历、中序遍历和后序遍历。 **
    前序遍历:首先访问根节点,然后遍历左子树,最后遍历右子树。
    中序遍历:首先遍历左子树,然后访问根节点,最后遍历右子树。
    后序遍历:首先遍历左子树,然后遍历右子树,最后访问根节点。
    在实现这三种遍历时,我们可以使用递归或者迭代的方式。其中,递归是一种自然的思路,可以直接按照定义来实现。而迭代则需要借助辅助数据结构,如栈或队列来实现

  4. 栈和队列
    栈是一种“先进后出”(Last-In-First-Out, LIFO)的数据结构,只支持在末尾插入元素和从末尾删除元素。也就是说,最先插入的元素被挤到了栈底,最后插入的元素在栈顶。
    队列是一种“先进先出”(First-In-First-Out, FIFO)的数据结构,只支持在末尾插入元素和从队首删除元素。也就是说,最先插入的元素排在队首,最后插入的元素排在队尾。

  5. 栈和队列还有树和图的关系
    栈和队列是两种常用的线性数据结构,它们可以被看作是特殊的树和图。
    具体来说,栈可以被看作是一种只有一个入口和一个出口的树,即只有根节点和叶子节点的树。从根节点进入树后只能通过一个路径到达叶子节点,而且每个节点都只有一个父节点。在实际应用中,我们通常使用栈来实现函数调用、表达式求值等功能。队列可以被看作是一种只有一个入口和一个出口的图,即只有起点和终点的图。从起点出发,沿着一条路线遍历整张图,在到达终点之前无法返回先前经过的节点。在实际应用中,我们通常使用队列来实现广度优先搜索(BFS)等功能。树是一种非线性的数据结构,由若干个节点组成,这些节点通过边相连。每个节点最多有一个父节点和多个子节点。树被广泛应用于计算机科学中,例如二叉搜索树用于排序和查找、平衡二叉树用于高效地维护有序数据、堆用于实现优先队列等。图也是一种非线性的数据结构,由若干个节点和边组成。和树不同的是,图中的边可以连接任意两个节点,因此图比树更加灵活,能够描述更加复杂的关系。在实际应用中,我们常使用图来描述各种网络、路线、信息流等。需要注意的是,栈和队列可以被看作是一种特殊的树和图&#x

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