重建二叉树

本文介绍了如何通过先序和后序遍历序列唯一确定二叉树。针对先序序列ABDGCEF和中序序列DGBAECF,以及中序序列DGBAECF和后序序列GDBEFCA,详细阐述了构建二叉树的步骤,包括在对应序列中找到根节点,划分左右子树,并利用递归解决子问题的方法。

1.已知先序序列为ABDGCEF,中序序列为DGBAECF,唯一的确定一棵二叉树的算法

思路:先序遍历的第一个节点就是根节点,首先在中序遍历中找到根节点的位置,根节点左侧的节点是左子树,右侧的节点是右子树,利用左右子树的节点个数,又可以在先序序列中确定左右子树的先序序列。找到左右子树的先序和中序序列之后就可以用同样的方法分别构建左右子树,下面的事情可用递归来完成。

<pre class="plain" name="code"><span style="font-size:14px;">typedef struct node{
ElemType data;
struct node* lChild;
struct node* rChild;
}BTNode;

BTNode* CreateBT(char* pre,char* in,int n){/* pre存放先序序列,in存放中序序列,n为二叉树节点个数,返回构造二叉树的根节点指针*/
BTNode* s;
char* p;
int k;
if(n<=0)
return NULL;

s=(BTNode*)malloc(sizeOf(BTNode));//创建二叉树节点*s
s->data=*pre;
for(p=in;p<in+n;p++) //在中序序列中找到等于r的位置k
if(*p==*pre)        //pre指向根节点    
break;                //在in中找到后退出循环
k = p-in;              //确定根节点在in中的位置
s->lChild=CreateBT(pre+1,in,k);   //递归构造 左子树
s->rChild=CreateBT(pre+k+1,p+1,n-k-1); //递归构造右子树
return s;</span>

<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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