重建二叉树

简介

重建二叉树指的是在给出二叉树节点的几种遍历顺序的条件下,让求出其原二叉树的结构。其实只要已知其中序遍历和另一种遍历,就足以重建二叉树了。

重建方法

比如给出某二叉树的前序遍历{1,2,4,7,3,5,6,8}和其中序遍历{4,7,2,1,5,3,8,6},那么,我们可以很明显的知道此二叉树的根结点是1,又由中序遍历知道{4,7,2}是此二叉树的左子树,对应的前序遍历是{2,4,7},而原二叉树的右子树就是{5,3,8,6}了,其对应的前序遍历就是{3,5,6,8}了,然后再递归重建左右子树直到子树为空。

思路明了后,我们就能很容易地写出代码了

附代码:

class Solution4 {

    public void preTravel(TreeNode root){
        if(root != null){
            System.out.print(root.val+" ");
            preTravel(root.left);
            preTravel(root.right);
        }
    }

    public TreeNode reConstructBinaryTree(int [] pre,int [] in) {
        if(pre == null || pre.length <= 0)
            return null;
        TreeNode root = new TreeNode(Integer.MAX_VALUE);//根结点,最大值表示为空
        //重建子树
        reBuildSonTree(root, pre, 0, pre.length-1, in, 0, in.length-1);
        return root;
    }
    public void reBuildSonTree(TreeNode  root, int []pre , int start1, int end1,int[] in , int start2, int end2){
        if(end1-start1 < 0)
            return ;
        int leftCont = 0 ,rightCnt = 0 ;//分别记录左右子树节点数 
        root.val = pre[start1];
        for(int i = start2 ; i <= end2; i ++){
            if(in[i] == pre[start1]){
                leftCont = i - start2;
                rightCnt = end2 - i;
                break;
            }
        }
        if(leftCont >= 1)
            root.left = new TreeNode(0);//存在则初始化
        reBuildSonTree(root.left, pre, start1+1, start1+leftCont, in, start2, start2+leftCont-1);
        if(rightCnt >= 1)
            root.right = new TreeNode(0);
        reBuildSonTree(root.right, pre, start1+leftCont+1, end1, in, start2+leftCont+1, end2);
        return ;
    }
}
<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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