LeetCode:Construct Binary Tree from Preorder and Inorder Traversal

本文介绍了一种通过前序和中序遍历序列构建二叉树的方法,详细解释了构建过程并提供了一个示例程序。

题目:

Given preorder and inorder traversal of a tree, construct the binary tree.

代码如下:

/*根据前序遍历的序列和中序遍历的序列求出整个树*/
#include <iostream>
#include <exception>
#include <vector>
#include <stdio.h>
using namespace std;
struct TreeNode
{
	TreeNode* left;
	TreeNode* right;
	int val;
	TreeNode(int x):val(x),left(NULL),right(NULL){}
};

class Solution {
public:
    TreeNode *buildTree(vector<int> &preorder, vector<int> &inorder) {
		int prelength = preorder.size();
		int inlength = inorder.size();
		vector<int>::iterator itr = preorder.begin();
		TreeNode *root;
		if(prelength == inlength)
		{
			 if(prelength == 0)
		        return NULL;
			if(prelength == 1 && preorder[0]==inorder[0]){
				root = new TreeNode(0);
				root->val = preorder[0];
				return root;
			}
		}
		else
			throw exception();

		root = buildNode(preorder, inorder, 0,prelength-1,0,inlength-1);
		return root;

    }
	void PrintTree(TreeNode *node)
	{
		if(!node)
			return;
		else
		{
			if(node ->left)
				PrintTree(node->left);
			if(node ->right)
				PrintTree(node->right);
			cout << node -> val <<'\t';
		}
	}
	TreeNode *buildNode(vector<int> &preorder,vector<int> &inorder,int pre_start,int pre_end,int in_start,int in_end)
	{
		TreeNode *root = new TreeNode(0);
		//在前序遍历中首先找到根节点
		root->val = preorder[pre_start];
		//再在中序遍历中找到根节点
		
		int root_index = 0;
		for(int i = in_start; i <= in_end; i++)
		{
			if(inorder[i] == root->val)
			{
				root_index = i;
				if(root_index == in_start)
					root->left = NULL;
				else
				{
					int length = root_index - in_start;
					root->left = buildNode(preorder,inorder,pre_start+1,pre_start+length,in_start,root_index-1);
				}
				if(root_index == in_end)
					root->right = NULL;
				else
				{
					int length = in_end - root_index;
					root->right = buildNode(preorder,inorder,pre_end-length+1,pre_end,root_index+1,in_end);
				}
				return root;
			}
		}
	}
};
void Test1()
{
	const int length = 8;
	int pre[length] = {1,2,4,7,3,5,6,8};
	int in[length] = {4,7,2,1,5,3,8,6};
	vector<int> preorder,inorder;
	for(int i = 0; i < length; i++)
	{
		preorder.push_back(pre[i]);
		inorder.push_back(in[i]);
	}
	Solution sol;
	TreeNode *node = NULL;
	node = sol.buildTree(preorder,inorder);
	cout << "The post_order is :";
	sol.PrintTree(node);
	cout << endl;
	return;
}
int main()
{
	Test1();
	system("PAUSE");
	return 0;
}

运行结果:


下面是该段代码的 **Visual Studio 可运行完整版本**,包含: - `TreeNode` 节点定义 - `buildTree` 函数的完整实现(从前序序遍历构造二叉树) - 主函数中测试用例 - 打印构建后的二叉树(前序遍历验证) --- ## ✅ Visual Studio 完整运行代码 ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> #include <ranges> using namespace std; // 二叉树节点定义 struct TreeNode { int val; TreeNode* left; TreeNode* right; TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {} TreeNode(int x, TreeNode* left, TreeNode* right) : val(x), left(left), right(right) {} }; class Solution { public: TreeNode* buildTree(vector<int>& preorder, vector<int>& inorder) { if (preorder.empty()) { return nullptr; } // 查找根节点在中序遍历中的位置 auto root_it = ranges::find(inorder, preorder[0]); int left_size = distance(inorder.begin(), root_it); // 左子树节点数量 // 划分左子树右子树的前序中序序列 vector<int> pre_left(preorder.begin() + 1, preorder.begin() + 1 + left_size); vector<int> pre_right(preorder.begin() + 1 + left_size, preorder.end()); vector<int> in_left(inorder.begin(), inorder.begin() + left_size); vector<int> in_right(inorder.begin() + 1 + left_size, inorder.end()); // 递归构建左右子树 TreeNode* left = buildTree(pre_left, in_left); TreeNode* right = buildTree(pre_right, in_right); return new TreeNode(preorder[0], left, right); } // 前序遍历打印二叉树 void preorderPrint(TreeNode* root) { if (root == nullptr) { cout << "null "; return; } cout << root->val << " "; preorderPrint(root->left); preorderPrint(root->right); } // 析构函数(手动释放内存) void deleteTree(TreeNode* root) { if (root == nullptr) return; deleteTree(root->left); deleteTree(root->right); delete root; } }; int main() { Solution sol; // 示例输入 vector<int> preorder = {3, 9, 20, 15, 7}; vector<int> inorder = {9, 3, 15, 20, 7}; // 构建二叉树 TreeNode* root = sol.buildTree(preorder, inorder); // 打印前序遍历结果以验证是否正确 cout << "构建的二叉树前序遍历结果: "; sol.preorderPrint(root); cout << endl; // 释放内存 sol.deleteTree(root); return 0; } ``` --- ## 📌 编译与运行说明(适用于 Visual Studio) 1. 打开 Visual Studio 2. 创建一个 **C++ 控制台应用程序(Console Application)** 3. 删除默认生成的代码内容 4. 将上面的代码粘贴到 `.cpp` 文件中(如 `main.cpp`) 5. 确保你的编译器支持 **C++20**,因为使用了 `<ranges>` 范围查找 - VS 2022 及以上版本支持 C++20 6. 按 `Ctrl + F5` 或点击 **“本地 Windows 调试器”** 运行程序 --- ## 🧾 输出结果示例 ``` 构建的二叉树前序遍历结果: 3 9 null null 20 15 null null 7 null null ``` 说明构建成功,结构如下: ``` 3 / \ 9 20 / \ 15 7 ``` --- ## 🧠 代码解释 - `preorder[0]` 是当前子树的根节点。 - 在 `inorder` 中找到该根节点,左边就是左子树,右边就是右子树。 - 根据左子树大小,划分 `preorder` 中的左右子树。 - 递归构造左右子树。 - 最后返回构造好的当前子树根节点。 --- ###
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