重建二叉树

本文提供了一道关于二叉树重建问题的解决方案,通过使用Java实现,针对不同类型的二叉树(包括只有右子节点的特殊二叉树),利用先序遍历和中序遍历来重建后序遍历的序列。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

九度OJ1385 http://ac.jobdu.com/problem.php?pid=1385
剑指offer面试题6
AC。顺便提一下三个测试用例:
1.普通二叉树
2.特殊二叉树(如:只有右子节点的)
3.特殊输入测试(如:先序和中序中数字根本就不一样)

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;


public class Main {
    private List<Integer> postTree;

    private boolean rebuildTree(int[] preTree, int preStart, int preEnd, int[] inTree, int inStart, int inEnd) {
        if (preEnd - preStart != inEnd - inStart) { // 剪枝
            return false;
        }

        if (preEnd < preStart) { // 递归出口
            return true;
        }

        // 在中序遍历结果中查找根节点的位置
        int rootPosition = -1;
        for (int i = inStart; i <= inEnd; ++i) {
            if (preTree[preStart] == inTree[i]) {
                rootPosition = i;
                break;
            }
        }

        // 中序遍历中找不到根节点,则无法重建二叉树
        if (-1 == rootPosition) { // 剪枝
            return false;
        }

        int leftSize = rootPosition - inStart;
        boolean result = rebuildTree(preTree, preStart + 1, preStart + leftSize, inTree, inStart, rootPosition - 1) &&
                rebuildTree(preTree, preStart + leftSize + 1, preEnd, inTree, rootPosition + 1, inEnd);

        postTree.add(preTree[preStart]);
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int n = 0;
        Scanner cin = new Scanner(System.in);
        Main M = new Main();
        while (cin.hasNext()) {
            n = cin.nextInt();
            int[] preTree = new int[n];
            for (int i = 0; i < n; ++i) {
                preTree[i] = cin.nextInt();
            }

            int[] inTree = new int[n];
            for (int i = 0; i < n; ++i) {
                inTree[i] = cin.nextInt();
            }

            M.postTree = new ArrayList<Integer>(n);
            boolean ret = M.rebuildTree(preTree, 0, n - 1, inTree, 0, n - 1);
            if (ret) {
                for (int i = 0; i < n; ++i) {
                    System.out.print(M.postTree.get(i) + " ");
                }
                System.out.println();

            } else {
                System.out.println("No");
            }
        } // while

        cin.close();
    } // main
} // class

/**************************************************************
    Problem: 1385
    User: buptxxz
    Language: Java
    Result: Accepted
    Time:310 ms
    Memory:19100 kb
****************************************************************/
<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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