重建二叉树

需求:输入某二叉树的前序遍历和中序遍历的结果,请重建该二叉树。
假设:该二叉树没有重复数字。
遍历二叉树的规律
在二叉树的前序遍历序列中,第一个数字总是树的根节点的值。
在中序遍历序列中,根节点的值在序列中间,左子树的节点的值位于根节点值的左边,而右子树的节点的值位于根节点的右边。
eg:
该二叉树如图:
这里写图片描述
根据前序遍历找到根节点,之后根据中序遍历确定该根节点的左子树和右子树
这里写图片描述
根据同样的原来就可以重建二叉树。

//声明二叉树节点
typedef struct node{
    int data;//数据域
    struct node *left;//记录左子女
    struct node *right;//记录右子女
}BTNode;

重建二叉树

BTNode* constructCore(int *startPreOrder, int *endPreorder, int *startInorder, int *endInorder){

    int rootValue = startPreOrder[0];//根据前序遍历,找到当前的根节点
    //为根节点分配单元
    BTNode *root = (BTNode*)malloc(sizeof(BTNode));
    //初始化根节点
    root->data = rootValue;
    root->right = NULL;
    root->left = NULL;
    //如果当前二叉树只有(剩)一个节点
    if (startPreOrder == endPreorder)
    {
        if (startInorder == endInorder&&*startInorder == *startPreOrder)
        {
            return root; 
        }
        else{
            printf("传入数据有误");
            system("pause");
        }
    }
    //在中序遍历表中找到根节点的值
    int *rootInorder = startInorder;
    while (rootInorder <= endInorder&&(*rootInorder != rootValue)){
        rootInorder++;
    }
    if (rootInorder == endInorder&&*rootInorder!=rootValue)//在中序遍历中没有找到当前的根节点,数据有误
    {
        printf("在中序遍历中,没有找到目标根节点\n");
        system("pause");
    }
    //计算左右子树的长度
    int leftLength = rootInorder - startInorder;
    //将当前的二叉树,分成三部分,根,左子树,右子树
    int *leftPreOrderEnd = startPreOrder + leftLength;
    if (leftLength > 0){
        //构建左子树
        root->left = constructCore(startPreOrder + 1, leftPreOrderEnd, startInorder, rootInorder - 1);
    }
    if(leftLength<endPreorder-startPreOrder){//如果总长度比左子树的长度大说明该二叉树有右子树
        //构建右子树
        root->right = constructCore(leftPreOrderEnd + 1, endPreorder, rootInorder + 1, endInorder);
    }
    return root;
}

初步判断,输入的序列是否合法。

BTNode* construct(int preorder[], int inorder[], int length){
    //过滤不符合条件的序列
    if (preorder == NULL||inorder == NULL||length <= 0){
        return NULL;
    }
    return constructCore( preorder,preorder+length-1,inorder,inorder+length-1);
}

测试:

//前序遍历二叉树
void preOrder(BTNode *root){
    if (root){  
        printf("%d ",root->data);
        preOrder(root->left);
        preOrder(root->right);
    }
}
//中序遍历二叉树
void inOrder(BTNode *root){
    if (root){
        inOrder(root->left);
        printf("%d ", root->data);
        inOrder(root->right);
    }
}
int main(void){
    int preorder[8] = { 1, 2, 4, 7, 3, 5, 6, 8 };
    int inorder[8] = { 4, 7, 2, 1, 5, 3, 8, 6 };
    BTNode *root = construct(preorder, inorder, 8);
    preOrder(root);
    printf("\n\n");
    inOrder(root);
    system("pause");
    return 0;
}

调试结果:
这里写图片描述

<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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