【LeetCode笔记】Construct Binary Tree from Preorder and Inorder Traversal 前序、中序还原二叉树

本文详细解析了如何通过前序遍历和中序遍历来重构二叉树的方法,介绍了递归实现的具体步骤及易错点,同时对比了几种遍历组合在二叉树重构中的有效性。

思路:

1.这道题还是借鉴了其他大佬的思路,仔细分析一下,前序遍历的第一个值是根节点值(假设为val),那么在中序遍历中val之前的都是根节点的左子树,val值之后的都是右子树。同理递归可还原二叉树。

2.容易出错的地方:

a.递归的子函数最好传入前序和中序的引用,然后每次更新前序和中序遍历的起始点和终止点,这样比较不容易出错。

b.起始点和终止点的计算需要细心~尤其是得到middle之后,一定要和ino_s相减才能得到中间间隔的值得个数。

c.顺便总结一下,前序+中序或者后序+中序可以得到二叉树,但是前序+后序得不到二叉树


/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    TreeNode *BuildTreePI(vector<int> &preorder, vector<int>&inorder,int pre_start,int pre_end,int ino_start,int ino_end){
        printf("p_s = %d\np_e = %d\n",pre_start,pre_end);
        if(pre_start>pre_end) return NULL;
        int middle =ino_start;   //这里很重要!!!middle从一开始就赋值为中序的开头,并且作为后面的自加变量!!
        int com = preorder[pre_start];
        printf("com = %d\n",com);
        printf("val = %d\n",middle);
        for(; middle<ino_end;middle++){ //这里要用middle作为自增变量
            if(inorder[middle]==com){  //以及上面的for循环里,middle<ino_end,而不是小于等于。因为最大值只能是middle(也就是ino_start)和ino_end相等
                break;                //最后还有一次自加的!
            }
               
        }
        /*
	for(int i = ino_start; i<ino_end;middle++){ //不能这么写,因为如果i等于ino_end-1时,不会进入if判断
            if(inorder[i]==com){                    //也就是middle始终等于初始值ino_start
                middle = i;                        //而真正的i已经在经过最后一次循环后自加一次,等于ino_end了
		break;
            }
               
        }*/
printf("middle_out = %d\n",middle); TreeNode* p = new TreeNode(com); p->left = BuildTreePI(preorder,inorder,pre_start+1,middle-ino_start+pre_start,ino_start,middle-1); p->right = BuildTreePI(preorder,inorder,pre_end-ino_end+middle+1,pre_end,middle+1,ino_end); return p; } TreeNode *buildTree(vector<int> &preorder, vector<int> &inorder) { return BuildTreePI(preorder,inorder,0,preorder.size()-1,0,inorder.size()-1); } };



### 如何用 C 语言通过前序遍历和中遍历来构建二叉树LeetCode 的题目 **105. Construct Binary Tree from Preorder and Inorder Traversal** 中,目标是从给定的前序遍历 (`preorder`) 和中遍历 (`inorder`) 构建一棵唯一的二叉树。以下是基于此问题的解决方案。 #### 方法概述 为了完成这一任务,可以采用递归的方法解决该问题。核心思路如下: - 前序遍历的第一个元素总是当前子树的根节点。 - 利用这个根节点,在中遍历列中找到其位置 `index`,从而将中遍历划分为左子树部分(位于索引左侧的部分)和右子树部分(位于索引右侧的部分)。 - 对于每棵子树,重复上述过程直至处理完毕所有节点。 这种方法的时间复杂度为 O(n),其中 n 是节点的数量[^3]。 #### 数据结构定义 首先需要定义一个表示二叉树节点的数据结构: ```c // 定义二叉树节点结构体 struct TreeNode { int val; struct TreeNode* left; struct TreeNode* right; }; ``` #### 实现代码 下面是完整的 C 语言实现代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib> // 查找函数:用于在 inorder 数组中定位指定值的位置 int findIndex(int* inorder, int start, int end, int value) { for (int i = start; i <= end; ++i) { if (inorder[i] == value) return i; } return -1; // 如果未找到则返回错误码 } // 辅助递归函数 struct TreeNode* buildTreeHelper( int* preorder, int preStart, int preEnd, int* inorder, int inStart, int inEnd ) { if (preStart > preEnd || inStart > inEnd) return NULL; // 创建新节点并初始化 struct TreeNode* root = malloc(sizeof(struct TreeNode)); root->val = preorder[preStart]; // 在 inorder 数组中寻找根节点的位置 int index = findIndex(inorder, inStart, inEnd, preorder[preStart]); // 计算左子树长度 int leftSize = index - inStart; // 递归构造左右子树 root->left = buildTreeHelper(preorder, preStart + 1, preStart + leftSize, inorder, inStart, index - 1); root->right = buildTreeHelper(preorder, preStart + leftSize + 1, preEnd, inorder, index + 1, inEnd); return root; } // 主调用接口 struct TreeNode* buildTree(int* preorder, int preorderSize, int* inorder, int inorderSize) { if (!preorder || !inorder || preorderSize != inorderSize) return NULL; return buildTreeHelper(preorder, 0, preorderSize - 1, inorder, 0, inorderSize - 1); } ``` #### 复杂度分析 - 时间复杂度:O(n)[^3],因为每个节点仅被访问一次。 - 空间复杂度:取决于递归栈的最大深度,最坏情况下可能达到 O(n)。 #### 测试案例 假设输入数据如下: ```plaintext Preorder: [3,9,20,15,7] Inorder : [9,3,15,20,7] ``` 可以通过以下方式测试程: ```c void printTree(struct TreeNode* node) { if (node == NULL) return; printf("%d ", node->val); printTree(node->left); printTree(node->right); } int main() { int preorder[] = {3, 9, 20, 15, 7}; int inorder[] = {9, 3, 15, 20, 7}; int size = sizeof(preorder)/sizeof(preorder[0]); struct TreeNode* root = buildTree(preorder, size, inorder, size); printTree(root); // 输出应为原前序遍历顺 return 0; } ``` 运行结果将是 `[3 9 20 15 7]`,这表明重建后的二叉树与原始一致[^4]。 ---
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