前序遍历和中序遍历树构造二叉树

本文介绍了一种使用递归方法构建二叉树的方法,通过前序遍历和中序遍历序列确定二叉树结构。核心思想在于利用前序序列的首元素作为根节点,并在中序序列中定位该节点以划分左右子树。

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        该问题用递归的思路很好解决,每一次取前序序列的首元素作为当前子树的根节点,然后在中序序列中找到对应的节点,以此可以确定根节点对应的左子树和右子树的序列长度,递归构造根节点的左子树和右子树即可。

TreeNode *execBuild(vector<int> &preorder, int prestart, int preend, vector<int> &inorder, int instart, int inend){
        
        TreeNode *result = new TreeNode(preorder[prestart]);
        
        if(prestart == preend){
            return result;
        }
        
        int i;
        for( i = instart; i <= inend; i++){
            if(inorder[i] == preorder[prestart])
                break;
        }
        
        if(i == instart){
            result -> left = nullptr;
        }else{
            result -> left = execBuild(preorder, prestart + 1, prestart + i - instart, inorder, instart, i - 1);
        }
        
        if(i == inend){
            result -> right = nullptr;
        }else{
            result -> right = execBuild(preorder, preend - (inend - i) + 1, preend, inorder, i + 1, inend);
        }
        return result;
    }

    TreeNode *buildTree(vector<int> &preorder, vector<int> &inorder) {
        // write your code here
        int size = preorder.size();
        if(size < 1)
            return nullptr;
        
        return execBuild(preorder, 0, size - 1, inorder, 0, size - 1);
    }

### 使用前序遍历序遍历重建二叉树 在处理二叉树的重构问题时,利用前序遍历序遍历可以有效地恢复原始结构。前序遍历提供了一个访问节点的方式,即先访问根节点再依次访问左子树右子树;而中序遍历则是按照左子树、根节点再到右子树这样的顺进行访问。 #### 方法概述 为了从这两种遍历结果中重新创建二叉树,关键是理解前序遍历的第一个元素总是当前子树的根节点[^1]。一旦知道了根节点,则可以在中序遍历列表里定位到该根的位置,从而区分出哪些部分属于左子树以及哪些部分构成右子树[^3]。 具体来说: - **确定根节点**:从前序遍历列取第一个值作为当前层次上的根节点。 - **分割左右子树**:依据此根节点,在中序遍历列查找对应位置,以此为界线左侧的部分代表左子树的所有成员,右侧则表示右子树的内容。 - **递归构建子树**:针对分离出来的每一段新的前序与中组合再次执行相同的操作直到不能再分为止。 下面是一个具体的例子来展示这一过程是如何工作的[^4]。 假设给定的前序遍历(preorder)为 `[3, 9, 20, 15, 7]` ,对应的中序遍历(inorder)为 `[9, 3, 15, 20, 7]` 。根据上述方法可知: - `preorder[0]=3` 是整个树的根; - 查找 `3` 在 `inorder` 中的位置得知它的左边只有 `9` 属于左子树,右边有三个数 `[15, 20, 7]` 组成右子树; - 接下来继续分析各分支... 最终得到如下图所示的二叉树结构: ``` 3 / \ 9 20 / \ 15 7 ``` #### Python 实现代码 下面是基于以上逻辑编写的Python函数用于根据前序序遍历来重建二叉树: ```python class TreeNode: def __init__(self, val=0, left=None, right=None): self.val = val self.left = left self.right = right def buildTree(preorder, inorder): if not preorder or not inorder: return None root_val = preorder.pop(0) root = TreeNode(root_val) index_of_root_in_inorder = inorder.index(root_val) root.left = buildTree(preorder[:index_of_root_in_inorder], inorder[:index_of_root_in_inorder]) root.right = buildTree(preorder[index_of_root_in_inorder:], inorder[index_of_root_in_inorder + 1:]) return root ``` 注意这里简化了实际操作中的细节以便更清晰地表达核心概念。实际上应该考虑边界条件等问题以确保程健壮性。
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