重建二叉树

已知二叉树的前序和中序遍历序列,以此重建二叉树。

重建二叉树,必须知道前序和中序序列,其他组合都不行。

public class RebuildTree {

class Node{

int nodeValue;

        Nodeleft;

        Noderight;

        Node(){}

Node(int nodeValue, Node left, Node right){

this.nodeValue = nodeValue;

            this.left = left;

            this.right = right;

        }

Node(int nodeValue) {

this.nodeValue = nodeValue;

            this.left =null;

            this.right =null;

        }

}

public NoderebuildTree(int[] preOrder, int[] inOrder)throws Exception {

if(preOrder ==null || preOrder.length ==0 || inOrder ==null || inOrder.length ==0){

throw new Exception("Invalid input!");

        }

return constructTree(preOrder, 0, preOrder.length -1, inOrder, 0, inOrder.length -1);

    }

private NodeconstructTree(int[] preOrder, int startIndex4PreOrder, int endIndex4PreOrder, int[] inOrder, int startIndex4InOrder, int endIndex4InOrder)throws Exception{

if(startIndex4PreOrder == endIndex4PreOrder){

if(startIndex4InOrder == endIndex4InOrder){

return new Node(preOrder[startIndex4PreOrder]);

            }

throw new Exception("InValid input!");

        }

//取preOrder的第一个数做root

        int rootValue = preOrder[startIndex4PreOrder];

        Node rootNode =new Node(rootValue);

        //遍历inOrder找到rootValue

        int rootIndex = findIndexOfNumber(inOrder, rootValue);

        if(rootIndex == -1){

throw new Exception("InValid input!");

        }

int leftTreeSize = rootIndex - startIndex4InOrder;

        int rightTreeSize = endIndex4InOrder - rootIndex;

        //如果leftTreeSize > 0,则存在左子树,创建左子树

        if(leftTreeSize >0) {

rootNode.left = constructTree(preOrder, startIndex4PreOrder +1, startIndex4PreOrder + leftTreeSize, inOrder, startIndex4InOrder, startIndex4InOrder + leftTreeSize -1);

        }

//如果rightTreeSize > 0,则存在右子树,创建右子树

        if(rightTreeSize >0){

rootNode.right = constructTree(preOrder, startIndex4PreOrder + leftTreeSize +1, endIndex4PreOrder, inOrder, rootIndex +1, endIndex4InOrder);

        }

return rootNode;

    }

private int findIndexOfNumber(int[] seq, int num) {

for(int i =0; i < seq.length; i++) {

if(seq[i] == num){

return i;

            }

}

return -1;

    }

public ListpreOrderSeq(Node rootNode, List result){

//输出root节点

        if(rootNode ==null){

return result;

        }

result.add(rootNode.nodeValue);

        //输出左子树

        if(rootNode.left !=null) {

preOrderSeq(rootNode.left, result);

        }

//输出右子树

        if(rootNode.right !=null) {

preOrderSeq(rootNode.right, result);

        }

return result;

    }

public static void main(String[] args) {

try {

int[] preOrder = {10,6,3,8,15,13,17};

            int[] inOrder = {3,6,8,10,13,15,17};

            List result =new ArrayList<>();

            RebuildTree rebuildTree =new RebuildTree();

            result = rebuildTree.preOrderSeq(rebuildTree.rebuildTree(preOrder, inOrder), result);

            for(Integer item : result){

System.out.println(" " + item +" ");

            }

}catch (Exception e){}

}

}

<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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