重建二叉树

根据二叉树的前序遍历和中序遍历结果,可以重建二叉树。首先,前序遍历的第一个元素作为根节点,在中序遍历中找到根节点的位置,然后递归地构建左右子树。本文提供了具体的重建二叉树的Java实现,并探讨了前序、中序、后序遍历的关系以及如何根据中序和后序遍历重建二叉树。

题目描述

输入某二叉树的前序遍历和中序遍历的结果,请重建出该二叉树。假设输入的前序遍历和中序遍历的结果中都不含重复的数字。例如输入前序遍历序列{1,2,4,7,3,5,6,8}和中序遍历序列{4,7,2,1,5,3,8,6},则重建二叉树并返回。

思路

前序遍历:根节点-左子树-右子树

中序遍历:左子树-根节点-右子树

后序遍历:左子树-右子树-根节点

1.前序遍历的第一个值为根节点的值

在中序遍历中找到根节点的值以及左右子树

1    2 4 7      3 5 6 8

4 7 2     1     5 3 8 6

2.在左右子树中可以找到各自的根节点

重复2过程,可以构建所有子树

               1

      2                        3

4                       5            6

   7                               8            

public class Solution {
    public TreeNode reConstructBinaryTree(int [] pre,int [] in) {
        TreeNode root=reConstructBinaryTree(pre,0,pre.length-1,in,0,in.length-1);
        return root;
    }


    private TreeNode reConstructBinaryTree(int [] pre,int startPre,int endPre,int [] in,int startIn,int endIn) {
        if(startPre>endPre||startIn>endIn)
            return null;
        TreeNode root=new TreeNode(pre[startPre]);
         
        for(int i=startIn;i<=endIn;i++)
            if(in[i]==pre[startPre]){
                root.left=reConstructBinaryTree(pre,startPre+1,startPre+1+((i-1)-startIn),in,startIn,i-1);
                root.right=reConstructBinaryTree(pre,endPre-(endIn-(i+1)),endPre,in,i+1,endIn);
                      break;
            }
                 
        return root;
    }
}

 

 

 

 

拓展1:前序遍历和中序遍历         中序遍历和后序遍历可以确定一颗二叉树    (前序遍历和后续遍历不能确定一颗二叉树)

简单证明:一颗只有左子树的树和一颗只有右子树的树前序,构造的树相同,但却不是同一棵树

拓展2:根据中序遍历和后序遍历构造一颗二叉树

public class Solution {
    public TreeNode reConstructBinaryTree(int [] in,int [] aft) {
        TreeNode root=reConstructBinaryTree(in,0,in.length-1,aft,0,aft.length-1);
        return root;
    }


    private TreeNode reConstructBinaryTree(int [] in,int startIn,int endI,intn [] in,int startAft,int endAft) {
        if(startAft>endAft||startIn>endIn)
            return null;
        TreeNode root=new TreeNode(pre[endAft]);
         
        for(int i=startIn;i<=endIn;i++)
            if(in[i]==pre[endAft]){
                root.left=reConstructBinaryTree(in,startIn,i-1,aft,startAft,startAft+((i-1)-startIn));
                root.right=reConstructBinaryTree(in,i+1,endIn,aft,endAft-1-(endIn-(i+1)),endAft-1);
                      break;
            }
                 
        return root;
    }
}

 

 

(部分引用自:https://blog.youkuaiyun.com/weixin_35909255/article/details/55071068

<think>嗯,用户想用C++实现重建二叉树的方法,特别是根据前序和中序遍历来构建。我需要参考提供的引用内容,特别是引用[2]和[4]中的代码示例。首先,我应该确认递归方法的步骤:前序的第一个元素是根节点,然后在中序中找到根的位置,分割左右子树,再递归处理左右子树。用户可能需要详细的步骤解释和代码示例,同时注意边界条件,比如空数组的情况。还要考虑代码的效率,比如使用哈希表来快速查找中序中的根节点位置,如引用[1]提到的indexMap。不过引用[2]中的代码用的是循环查找,可能需要优化。另外,引用[4]提到了递归的模板,可以按照这个结构来组织代码。最后,需要生成相关问题,比如优化方法或应用场景。确保代码正确,语法正确,并符合用户的要求。</think>### C++实现重建二叉树的方法 根据前序遍历和中序遍历重建二叉树的步骤如下: 1. **递归终止条件** 当前序遍历或中序遍历序列为空时返回空指针。 2. **确定根节点** 前序遍历序列的第一个元素为当前子树的根节点值,例如:$pre[0] = rootVal$[^3]。 3. **划分左右子树** 在中序遍历序列中找到根节点的位置$i$,则: - 左子树的中序遍历范围:$vin[0]$至$vin[i-1]$ - 右子树的中序遍历范围:$vin[i+1]$至$vin[end]$ 前序遍历序列根据中序划分结果计算左右子树范围[^4]。 4. **递归构建子树** 对左右子树的序列递归调用构建函数。 #### 代码实现(优化版) ```cpp #include <vector> #include <unordered_map> using namespace std; struct TreeNode { int val; TreeNode* left; TreeNode* right; TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {} }; class Solution { public: unordered_map<int, int> indexMap; // 中序遍历值到索引的哈希表 TreeNode* buildTree(vector<int>& pre, int preStart, int preEnd, vector<int>& vin, int vinStart, int vinEnd) { if (preStart > preEnd || vinStart > vinEnd) return nullptr; int rootVal = pre[preStart]; TreeNode* root = new TreeNode(rootVal); int i = indexMap[rootVal]; // 直接通过哈希表查找位置 int leftSize = i - vinStart; root->left = buildTree(pre, preStart + 1, preStart + leftSize, vin, vinStart, i - 1); root->right = buildTree(pre, preStart + leftSize + 1, preEnd, vin, i + 1, vinEnd); return root; } TreeNode* reConstructBinaryTree(vector<int> pre, vector<int> vin) { if (pre.empty() || vin.empty()) return nullptr; for (int i = 0; i < vin.size(); i++) indexMap[vin[i]] = i; // 预存中序遍历索引 return buildTree(pre, 0, pre.size()-1, vin, 0, vin.size()-1); } }; ``` #### 关键改进说明 1. **哈希表优化**:通过预存中序遍历索引,将查找根节点位置的时间复杂度从$O(n)$降为$O(1)$[^1]。 2. **避免向量拷贝**:原代码通过向量切片传递参数(如`leftpre`),现改为传递索引范围,减少内存占用。 3. **边界条件处理**:明确递归终止条件,避免栈溢出。
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