重建二叉树

输入某二叉树的前序遍历和中序遍历的结果,请重建出该二叉树。假设输入的前序遍历和中序遍历的结果中都不含重复的数字。例如输入前序遍历序列{1,2,4,7,3,5,6,8}和中序遍历序列{4,7,2,1,5,3,8,6},则重建二叉树并返回。

说起来一直以来并不是不会由前序遍历、中序遍历推出二叉树,但是一直以来都是死推,并没有从中找什么规律。今天看到这个题了,才发现其中的规律。前序的一个节点一定是根节点,然后从中序序列中找这个根节点,这个节点左边的节点一定是根的左子树的节点,右边的节点一定是根的右子树上的节点。而且这个序列正好又是左子树的中序序列,计算这个序列的个数n,从前序序列中去掉第一个点,往后数n个节点,便是根的左子树的前序序列,结合左子树的前序遍历和中序遍历又可以往下推。递归下去便可得到整个二叉树。结合上边的例子来看就是从前序序列可以知道1是根节点,从中序序列中找到节点1,1的左边便是根的左子树的中序序列vin1{4,7,2},1的右边便是根的右子树的中序序列vin2{5,3,8,6};这时候可以数出1的左边有3个节点,从前序序列中除第一个节点外数出3个节点{2,4,7},那么这3个节点组成的序列就是根的左子树的前序序列pre1{2,4,7},剩下的节点组成的序列为根的右子树的前序序列pre2{3,5,6,8}。得到左右子树的前序序列和中序序列后重复的进行这个过程就好了。

/**
 * Definition for binary tree
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    TreeNode* reConstructBinaryTree(vector<int> pre,vector<int> vin) {
        if(pre.size() == 0)
            return NULL;
        TreeNode *pnode, *noderight, *nodeleft;
        vector<int> pre1;
        vector<int> vin1;
        vector<int> pre2;
        vector<int> vin2;
        pnode = (TreeNode *)malloc( sizeof(TreeNode));
        int len = pre.size(), i = 0, j = 0;
        int tmp = pre.at(0);
        pnode->val = tmp;
        pnode->right = NULL;
        pnode->left = NULL;
        for(i = 0; i < len; i++){
            if(vin[i] == tmp)
                break;
            else
                vin1.push_back(vin[i]) ;
        }
        for(j = 1; j < i + 1; j++)
            pre1.push_back(pre[j]);
        for(i = i + 1; i < len; i++)
            vin2.push_back(vin[i]);
        for(; j < len; j++)
            pre2.push_back(pre[j]);
        nodeleft = reConstructBinaryTree(pre1,vin1);
        noderight = reConstructBinaryTree(pre2,vin2);
        pnode->left = nodeleft;
        pnode->right = noderight;
        return pnode;
    }
};
<think>嗯,用户想用C++实现重建二叉树的方法,特别是根据前序和中序遍历来构建。我需要参考提供的引用内容,特别是引用[2]和[4]中的代码示例。首先,我应该确认递归方法的步骤:前序的第一个元素是根节点,然后在中序中找到根的位置,分割左右子树,再递归处理左右子树。用户可能需要详细的步骤解释和代码示例,同时注意边界条件,比如空数组的情况。还要考虑代码的效率,比如使用哈希表来快速查找中序中的根节点位置,如引用[1]提到的indexMap。不过引用[2]中的代码用的是循环查找,可能需要优化。另外,引用[4]提到了递归的模板,可以按照这个结构来组织代码。最后,需要生成相关问题,比如优化方法或应用场景。确保代码正确,语法正确,并符合用户的要求。</think>### C++实现重建二叉树的方法 根据前序遍历和中序遍历重建二叉树的步骤如下: 1. **递归终止条件** 当前序遍历或中序遍历序列为空时返回空指针。 2. **确定根节点** 前序遍历序列的第一个元素为当前子树的根节点值,例如:$pre[0] = rootVal$[^3]。 3. **划分左右子树** 在中序遍历序列中找到根节点的位置$i$,则: - 左子树的中序遍历范围:$vin[0]$至$vin[i-1]$ - 右子树的中序遍历范围:$vin[i+1]$至$vin[end]$ 前序遍历序列根据中序划分结果计算左右子树范围[^4]。 4. **递归构建子树** 对左右子树的序列递归调用构建函数。 #### 代码实现(优化版) ```cpp #include <vector> #include <unordered_map> using namespace std; struct TreeNode { int val; TreeNode* left; TreeNode* right; TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {} }; class Solution { public: unordered_map<int, int> indexMap; // 中序遍历值到索引的哈希表 TreeNode* buildTree(vector<int>& pre, int preStart, int preEnd, vector<int>& vin, int vinStart, int vinEnd) { if (preStart > preEnd || vinStart > vinEnd) return nullptr; int rootVal = pre[preStart]; TreeNode* root = new TreeNode(rootVal); int i = indexMap[rootVal]; // 直接通过哈希表查找位置 int leftSize = i - vinStart; root->left = buildTree(pre, preStart + 1, preStart + leftSize, vin, vinStart, i - 1); root->right = buildTree(pre, preStart + leftSize + 1, preEnd, vin, i + 1, vinEnd); return root; } TreeNode* reConstructBinaryTree(vector<int> pre, vector<int> vin) { if (pre.empty() || vin.empty()) return nullptr; for (int i = 0; i < vin.size(); i++) indexMap[vin[i]] = i; // 预存中序遍历索引 return buildTree(pre, 0, pre.size()-1, vin, 0, vin.size()-1); } }; ``` #### 关键改进说明 1. **哈希表优化**:通过预存中序遍历索引,将查找根节点位置的时间复杂度从$O(n)$降为$O(1)$[^1]。 2. **避免向量拷贝**:原代码通过向量切片传递参数(如`leftpre`),现改为传递索引范围,减少内存占用。 3. **边界条件处理**:明确递归终止条件,避免栈溢出。
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