已知中序遍历和先序遍历重建二叉树

本文介绍了一种通过前序遍历和中序遍历构建二叉树的方法,并提供了完整的C++实现代码。通过递归的方式确定根节点及左右子树,最终构造出完整的二叉树结构。
//
//  main.cpp
//  ConstructBinaryTree
//
//  Created by Bazinga on 2017/3/12.
//  Copyright © 2017年 Bazinga. All rights reserved.
//
//  根据前序遍历和中序遍历求二叉树的结构
//  已知前序遍历的第一个值为根节点 而根节点在中序遍历中的位置就能确定他的左右子树。然后对区分开的左右子树进行递归。

#include <iostream>
#include <exception>
#include  <stdio.h>
using namespace std;

struct BinaryTreeNode{

    int m_value;

    BinaryTreeNode *  m_pLeft;

    BinaryTreeNode *  m_pRight;

};

BinaryTreeNode * ContructTree(int * preorder , int * inorder , int length);

BinaryTreeNode * ContructTreeCore(int * startPreorder , int * endPreorder,int * startInorder ,int *endInorder);

BinaryTreeNode * ContructTree(int * preorder , int * inorder , int length){

    if (preorder == NULL || inorder == NULL || length<0) {
        return NULL;
    }

   return ContructTreeCore(preorder, preorder + length - 1, inorder,inorder + length -1);
}


BinaryTreeNode* ContructTreeCore(int * startPreorder , int * endPreorder,int * startInorder ,int *endInorder){

    int rootVaule = startPreorder[0];

    BinaryTreeNode * root = new BinaryTreeNode(); //初始化根节点

    root->m_value = rootVaule;

    root->m_pLeft = root->m_pRight = NULL;

    if (startPreorder == endPreorder) {     //  异常判断

        if(startInorder == endInorder && *startPreorder == * startInorder)

            return root;

        else

            throw string("输入有误");
    }

    //在中序遍历中找到根节点的值

    int * rootInorder = startInorder;

    while (rootInorder <= endInorder && *rootInorder != rootVaule ) {

        ++ rootInorder;

    }

    if(rootInorder > endInorder)

        throw string("输入有误");
//
    int leftLength = rootInorder - startInorder;

  //  cout<<"左子树的长度"<<leftLength<<endl;

    int * leftPreorderEnd = startPreorder + leftLength;

    if (leftLength > 0) {

        root->m_pLeft = ContructTreeCore(startPreorder + 1, leftPreorderEnd, startInorder, rootInorder-1);

    }

    if (leftLength < endPreorder - startPreorder) {

        root->m_pRight = ContructTreeCore(leftPreorderEnd + 1 , endPreorder, rootInorder + 1, endInorder);

    }


    return root;
}

void PrintTreeNode(BinaryTreeNode* pNode)
{
    if(pNode != NULL)
    {
        printf("value of this node is: %d\n", pNode->m_value);

        if(pNode->m_pLeft != NULL)
            printf("value of its left child is: %d.\n", pNode->m_pLeft->m_value);
        else
            printf("left child is null.\n");

        if(pNode->m_pRight != NULL)
            printf("value of its right child is: %d.\n", pNode->m_pRight->m_value);
        else
            printf("right child is null.\n");
    }
    else
    {
        printf("this node is null.\n");
    }

    printf("\n");
}

void PrintTree(BinaryTreeNode* pRoot)
{
    PrintTreeNode(pRoot);

    if(pRoot != NULL)
    {
        if(pRoot->m_pLeft != NULL)
            PrintTree(pRoot->m_pLeft);

        if(pRoot->m_pRight != NULL)
            PrintTree(pRoot->m_pRight);
    }
}


void DestroyTree(BinaryTreeNode* pRoot)
{
    if(pRoot != NULL)
    {
        BinaryTreeNode* pLeft = pRoot->m_pLeft;
        BinaryTreeNode* pRight = pRoot->m_pRight;

        delete pRoot;
        pRoot = NULL;

        DestroyTree(pLeft);
        DestroyTree(pRight);
    }
}



int main(int argc, const char * argv[]) {

    const int length = 8;
    int preorder[length] = {1, 2, 4, 7, 3, 5, 6, 8};
    int inorder[length] = {4, 7, 2, 1, 5, 3, 8, 6};

    const int length2 = 5;
    int preorder2[length2] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int inorder2[length2] = {5, 4, 3, 2, 1};

    const int length3 = 5;
    int preorder3[length3] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int inorder3[length3] = {1, 2, 3, 4, 5};

    const int length4 = 1;
    int preorder4[length4] = {1};
    int inorder4[length4] = {1};

    const int length5 = 7;
    int preorder5[length5] = {1, 2, 4, 5, 3, 6, 7};
    int inorder5[length5] = {4, 2, 5, 1, 6, 3, 7};

    const int length7 = 7;
    int preorder7[length7] = {1, 2, 4, 5, 3, 6, 7};
    int inorder7[length7] = {4, 2, 8, 1, 6, 3, 7};

    const int length8 = 2;
    int preorder8[length8] = {1,2};
    int inorder8[length8] = {2,4};

    BinaryTreeNode * root = ContructTree(preorder4, inorder4, length4);

    PrintTree(root);

    DestroyTree(root);


    return 0;
}
### 中序遍历序遍历的方法 要将二叉树的中序遍历转换为序遍历,可以通过以下逻辑实现: 1. **前序遍历的特点**:前序遍历按照“根-左子树-右子树”的顺访问节点。因此,在任何给定时刻,当前处理的节点总是该子树的根节点。 2. **中序遍历的特点**:中序遍历按照“左子树-根-右子树”的顺访问节点。通过找到根节点的位置,可以划分出左子树右子树。 为了完成这一过程,通常需要额外的信息支持,例如已经知道的前或后序遍历列之一。如果仅提供中序遍历,则无法唯一确定对应的前序遍历,因为缺少足够的约束条件来区分不同的可能结构[^1]。 以下是基于假设存在辅助信息(如前序遍历)的情况下,如何利用 Java 编写从中序遍历重建二叉树并获取其前序遍历的具体代码: ```java // 定义二叉树节点类 class TreeNode { int val; TreeNode left, right; TreeNode(int item) { this.val = item; this.left = this.right = null; } } public class BinaryTreeConverter { // 构建二叉树的核心方法 private static TreeNode buildTree(String inorder, String preorder) { if (inorder.length() == 0 || preorder.length() == 0) { return null; } char rootVal = preorder.charAt(0); TreeNode root = new TreeNode(rootVal); int index = inorder.indexOf(rootVal); // 使用递归构建左右子树 root.left = buildTree(inorder.substring(0, index), preorder.substring(1, 1 + index)); root.right = buildTree(inorder.substring(index + 1), preorder.substring(1 + index)); return root; } // 获取前序遍历的结果 private static void preOrderTraversal(TreeNode node, StringBuilder result) { if (node != null) { result.append(node.val).append(" "); preOrderTraversal(node.left, result); preOrderTraversal(node.right, result); } } public static String convertInorderToPreorder(String inorder, String preorder) { TreeNode treeRoot = buildTree(inorder, preorder); StringBuilder result = new StringBuilder(); preOrderTraversal(treeRoot, result); return result.toString().trim(); } public static void main(String[] args) { String inorderExample = "DBGEHACIF"; String preorderExample = "ABDGEHCIF"; System.out.println("Original Preorder: " + preorderExample); System.out.println("Converted Preorder from Inorder: " + convertInorderToPreorder(inorderExample, preorderExample)); // 输出应匹配原始preorder } } ``` 上述程展示了如何从已知的 `inorder` `preorder` 列重新构造二叉树,并最终打印出新的前序遍历结果。此过程中依赖于递归来逐步分解问题规模直至解决整个输入范围内的所有情况[^3]。 #### 注意事项 如果没有明确指定其他形式的遍历作为补充依据,则单纯依靠单一维度的数据不足以还原完整的二叉树形态及其对应的不同类型的遍历路径[^4]。
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