105. Construct Binary Tree from Preorder and Inorder Traversal(构建二叉树) [LeetCode]

本文介绍如何从先序遍历与中序遍历、中序遍历与后序遍历构造二叉树的方法,并提供了详细的代码实现。通过递归的方式确定根节点及其左右子树,最终构建出完整的二叉树。

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

 

105Construct Binary Tree from Preorder and Inorder Traversal

For example, given:

preorder = [3,9,20,15,7]
inorder = [9,3,15,20,7]

Return the following binary tree:

    3
   / \
  9  20
    /  \
   15   7

画了一个复杂点的二叉树来剖析本题的递归,注意尾递归不在搜索范围内,只是用来确定边界,边界一定要考虑清除!

class Solution {
public:
    TreeNode *buildTree(vector<int> &preorder, vector<int> &inorder) {
        return buildTree(preorder.data(), inorder.data(), inorder.size());
    }

private:
    TreeNode *buildTree(int *preorder, int *inorder, int size) {
        if (NULL == preorder || NULL == inorder || size <= 0) return NULL;

        TreeNode *root = new TreeNode(preorder[0]);
        if (size == 1)  //recursion terminate, trace back
            return root;

        int rootIndex = 0;  //search the root index in inorder
        for (; rootIndex < size; rootIndex++)
            if (inorder[rootIndex] == root->val) break;

        root->left = buildTree(&preorder[1], inorder, rootIndex);
        root->right = buildTree(&preorder[rootIndex + 1], &inorder[rootIndex + 1], size - rootIndex - 1);

        return root;
    }
};

 

 

106Construct Binary Tree from Inorder and Postorder Traversal

given

inorder = [9,3,15,20,7]
postorder = [9,15,7,20,3]

Return the following binary tree:

    3
   / \
  9  20
    /  \
   15   7

同样以上面的图为例来说明:

class Solution {
public:
    TreeNode* buildTree(vector<int>& inorder, vector<int>& postorder) {
        return buildTree(postorder.data(), inorder.data(), inorder.size());
    }
private:
    TreeNode *buildTree(int *postorder, int *inorder, int size) {
        if (NULL == postorder || NULL == inorder || size <= 0) return NULL;

        TreeNode *root = new TreeNode(postorder[size-1]);
        if (size == 1)  //recursion terminate, trace back
            return root;

        int rootIndex = 0;  //search the root index in inorder
        for (; rootIndex < size; rootIndex++)
            if (inorder[rootIndex] == root->val) break;

        root->left = buildTree(&postorder[0], inorder, rootIndex);
        root->right = buildTree(&postorder[rootIndex], &inorder[rootIndex + 1], size - rootIndex - 1);

        return root;
    }
};

 

 

 

 

### 如何用 C 语言通过前序遍历和中序遍历来构建二叉树LeetCode 的题目 **105. Construct Binary Tree from Preorder and Inorder Traversal** 中,目标是从给定的前序遍历 (`preorder`) 和中序遍历 (`inorder`) 构建一棵唯一的二叉树。以下是基于此问题的解决方案。 #### 方法概述 为了完成这一任务,可以采用递归的方法解决该问题。核心思路如下: - 前序遍历的第一个元素总是当前子树的根节点。 - 利用这个根节点,在中序遍历序列中找到其位置 `index`,从而将中序遍历划分为左子树部分(位于索引左侧的部分)和右子树部分(位于索引右侧的部分)。 - 对于每棵子树,重复上述过程直至处理完毕所有节点。 这种方法的时间复杂度为 O(n),其中 n 是节点的数量[^3]。 #### 数据结构定义 首先需要定义一个表示二叉树节点的数据结构: ```c // 定义二叉树节点结构体 struct TreeNode { int val; struct TreeNode* left; struct TreeNode* right; }; ``` #### 实现代码 下面是完整的 C 语言实现代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib> // 查找函数:用于在 inorder 数组中定位指定值的位置 int findIndex(int* inorder, int start, int end, int value) { for (int i = start; i <= end; ++i) { if (inorder[i] == value) return i; } return -1; // 如果未找到则返回错误码 } // 辅助递归函数 struct TreeNode* buildTreeHelper( int* preorder, int preStart, int preEnd, int* inorder, int inStart, int inEnd ) { if (preStart > preEnd || inStart > inEnd) return NULL; // 创建新节点并初始化 struct TreeNode* root = malloc(sizeof(struct TreeNode)); root->val = preorder[preStart]; // 在 inorder 数组中寻找根节点的位置 int index = findIndex(inorder, inStart, inEnd, preorder[preStart]); // 计算左子树长度 int leftSize = index - inStart; // 递归构造左右子树 root->left = buildTreeHelper(preorder, preStart + 1, preStart + leftSize, inorder, inStart, index - 1); root->right = buildTreeHelper(preorder, preStart + leftSize + 1, preEnd, inorder, index + 1, inEnd); return root; } // 主调用接口 struct TreeNode* buildTree(int* preorder, int preorderSize, int* inorder, int inorderSize) { if (!preorder || !inorder || preorderSize != inorderSize) return NULL; return buildTreeHelper(preorder, 0, preorderSize - 1, inorder, 0, inorderSize - 1); } ``` #### 复杂度分析 - 时间复杂度:O(n)[^3],因为每个节点仅被访问一次。 - 空间复杂度:取决于递归栈的最大深度,最坏情况下可能达到 O(n)。 #### 测试案例 假设输入数据如下: ```plaintext Preorder: [3,9,20,15,7] Inorder : [9,3,15,20,7] ``` 可以通过以下方式测试程序: ```c void printTree(struct TreeNode* node) { if (node == NULL) return; printf("%d ", node->val); printTree(node->left); printTree(node->right); } int main() { int preorder[] = {3, 9, 20, 15, 7}; int inorder[] = {9, 3, 15, 20, 7}; int size = sizeof(preorder)/sizeof(preorder[0]); struct TreeNode* root = buildTree(preorder, size, inorder, size); printTree(root); // 输出应为原前序遍历顺序 return 0; } ``` 运行结果将是 `[3 9 20 15 7]`,这表明重建后的二叉树与原始一致[^4]。 ---
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