LeetCode1008.Construct Binary Search Tree From Preorder Traversal(先序遍历构造二叉树)

1008.Construct Binary Search Tree From Preorder Traversal(先序遍历构造二叉树)

Description

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.)


返回与给定先序遍历 preorder 相匹配的二叉搜索树(binary search tree)的根结点。

(回想一下,二叉搜索树是二叉树的一种,其每个节点都满足以下规则,对于 node.left 的任何后代,值总 < node.val,而 node.right 的任何后代,值总 > node.val。此外,先序遍历首先显示节点的值,然后遍历 node.left,接着遍历 node.right。)

题目链接:https://leetcode.com/problems/construct-binary-search-tree-from-preorder-traversal/

个人主页:http://redtongue.cn or https://redtongue.github.io/

Difficulty: medium

Example 1:

Input: [8,5,1,7,10,12]
Output: [8,5,10,1,7,null,12]

在这里插入图片描述

Note:

  • 1 <= preorder.length <= 100
  • The values of preorder are distinct.

分析

  • 前序遍历的规则是根左右,二叉搜索树满足同时根节点大于左子树的所有节点,小于右子树的所有节点;
  • 定义递归过程,若当前遍历序列为空,返回None;
  • 反之,以遍历序列第一个节点作为根节点root,小于根节点的序列作为左子树,大于根节点的序列作为右子树,形如[tar,l1,l2,l3,l4,r1,r2,r3,r4,r5];
  • 调用自身构造左子树、右子树,与根节点连接,返回根节点。

参考代码

Definition for a binary tree node.

class TreeNode(object):
def __init__(self, x):
    self.val = x
    self.left = None
    self.right = None

class Solution(object):
def bstFromPreorder(self, preorder):
    if(len(preorder)==0):
        return None
    root=TreeNode(preorder[0])
    le=[]
    ri=[]
    for i in range(1,len(preorder)):
        if(preorder[i]<preorder[0]):
            le.append(preorder[i])
        else:
            ri.append(preorder[i])
    left=self.bstFromPreorder(le)
    right=self.bstFromPreorder(ri)
    root.left=left
    root.right=right
    return root
### 如何用 C 语言通过前序遍历和中序遍历来构建二叉树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`) 和中序遍历 (`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,在中序遍历序列中找到其位置 `index`,从而将中序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序: ```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序 return 0; } ``` 运行结果将是 `[3 9 20 15 7]`,这表明重建后的二叉树原始一致[^4]。 ---
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