【LeetCode-105】Construct Binary Tree from Preorder and Inorder Traversal

本文介绍了一种根据给定的前序遍历和中序遍历序列构建二叉树的方法,并提供了详细的Java代码实现。通过递归的方式确定根节点及其左右子树,最终恢复出完整的二叉树结构。

好久没写题了,写起来就有点不适应,上大学时知道怎么根据前序遍历和中序遍历来恢复一棵树,但是从来没有实现过,今天碰到了,终于把曾经留下的遗憾弥补了

public class ConstructBinaryTreefromPreorderandInorderTraversa {
	
	public class TreeNode {
		int val;
		TreeNode left;
		TreeNode right;

		TreeNode(int x) {
			val = x;
		}
	}
	
	public TreeNode buildTree(int[] preorder, int[] inorder) {
		if(preorder.length == 0 || preorder.length != inorder.length){
			return null;
		}
		
		return assistBuildTree(preorder, 0, preorder.length - 1, inorder, 0, inorder.length - 1);
		
    }
	
	public TreeNode assistBuildTree(int[] preorder,int pbegin,int pend,int[] inorder,int ibegin,int iend){
		if(pbegin > pend){
			return null;
		}
		
		int pivot = preorder[pbegin];
		int i = ibegin;
		//查找pivot在中序遍历中的位置
		for(;i < iend;i ++){
			if(inorder[i] == pivot){
				break;
			}
		}
		
		int leftLength = i - ibegin;
		
		TreeNode root = new TreeNode(pivot);
		//这里的开始下标和结束下标很重要
		root.left = assistBuildTree(preorder, pbegin + 1, pbegin + leftLength, inorder, ibegin, i - 1);
		root.right = assistBuildTree(preorder, pbegin + leftLength + 1, pend, inorder, i + 1, iend);
		
		
		return root;
	}
}


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(从前序和中序遍历构造二叉树) - 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 // 划分左子树和右子树的前序和中序序列 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>` 和范围查找 - 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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