5月挑战Day24-Construct Binary Search Tree from Preorder Traversal(Medium)

Day24-Construct Binary Search Tree from Preorder Traversal(Medium)

问题描述:

Return the root node of a binary search tree that matches the given preorder traversal.

(Recall that a binary search tree is a binary tree where for every node, any descendant of node.left has a value < node.val, and any descendant of node.right has a value > node.val. Also recall that a preorder traversal displays the value of the node first, then traverses node.left, then traverses node.right.)

It’s guaranteed that for the given test cases there is always possible to find a binary search tree with the given requirements.

依据前序遍历构造二叉搜索树

解法:

这道题好像四月挑战的时候就做过了。。。

# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.left = None
#         self.right = None

class Solution:
    def bstFromPreorder(self, preorder: List[int]) -> TreeNode:
        if len(preorder) == 0:
            return None
        #因为先序遍历所以第一个元素一定为跟节点。
        root = TreeNode(preorder[0])
        #先序遍历先访问根节点然后左子树,然后右子树,同时左子树的节点一定比根节点的数小,右子树的节点一定比根节点的数大。所以向后寻找第一个比根节点大的数字就是右子树的根节点。然后递归求解左右子树即可
        i = 1
        while i < len(preorder):
            if preorder[i] > root.val:
                break
            i += 1
        root.left = self.bstFromPreorder(preorder[1:i])
        root.right = self.bstFromPreorder(preorder[i:])
        return root

解法二:

虽然上个月刚做过,但是今天不写道算法题就过去,实在不太舒服啊(受虐狂。。)于是上discuss中找了另一种解法,同时感叹leetcode真是能人辈出,各种新奇的解法都有,这里贴上一个我认为还是很大众的解法出来。

就是不用递归而用栈,我们用栈存储左子树上的节点,遇到右子树上的点时,我们就从栈中往外推值,直到找到右子树的根节点为止。然后将右子树再送入栈中循环。

# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.left = None
#         self.right = None

class Solution:
    def bstFromPreorder(self, preorder: List[int]) -> TreeNode:
        if len(preorder) == 0:
            return None
        ##换一种写法,不使用递归求解而是用栈。
        root = TreeNode(preorder[0])
        help_stack = [root]
        for val in preorder[1:]:
            if help_stack[-1].val > val:
                help_stack[-1].left = TreeNode(val)
                help_stack.append(help_stack[-1].left)
                
            else:
                while help_stack and help_stack[-1].val < val:
                    temp = help_stack.pop()
                temp.right = TreeNode(val)
                help_stack.append(temp.right)
        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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