已知树的中序序列和先序/后序序列,求树的结构?

本文介绍了一种递归算法,该算法可以根据给定的中序序列及先序或后序序列来构建二叉树结构。文章通过具体示例详细解释了如何通过后序序列和中序序列确定树的结构,并提供了完整的C++实现代码。

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 已知树的中序序列和先序/后序序列,求树的结构?


这类问题比较经典了,刚好优快云上有人问起,所以自己写了一个递归算法,根据中序和先序(后序)建立树结构。这里需要说明的是:必须要知道中序序列,先序和后序可选的情况下才能推导出树结构,只知道后序先序是推导不出。简单说明一下基本思路,例:
   已知后序: DEBGFCA  中序:DBEAFGC 求先序?或者求树结构?

因为有后序序列DEBGFCA,所以根节点为A,再根据中序序列,DBE|A|FGC,所以DBE肯定是左子树,FGC是右子树;再看左子树DBE,因为后序序列DEB,所以可以确定根节点为B,所以中序序列D|B|E可以分成D和E两个左子树,以此类推,这样就形成了一个递归过程。根据这个推断就很容易把树构造出来:

#include <string>
using namespace std;

typedef struct _BITREENODE
{
    _BITREENODE(){::memset(this, 0, sizeof(_BITREENODE));}
    char _data;
    _BITREENODE* _leftChild;
    _BITREENODE* _rightChild;
}BTreeNode, *PBTreeNode;

enum eBTreeType {bttPreOrder, bttLastOrder};

//找出字符相同(排列次序不同)
string IsContain(string strDes, string strSrc)
{
    string strTmp;
    bool bTmp = false;

    for (int i=0; i<strDes.length(); ++i)
    {
        strTmp = strDes.substr(i, strSrc.length());

        for (int j=0; j<strSrc.length(); ++j)
        {
            bTmp = false;
            for (int k=0; k<strTmp.length(); ++k)
            {
                if (strTmp.at(k) == strSrc.at(j))
                {
                    bTmp = true;
                }
            }
           
            if (!bTmp) break;
        }

        if (bTmp) break;       
    }

    return strTmp;
}

//如果出错就返回false
bool CreateBTree(string strMid, string strSec, PBTreeNode &pRoot, eBTreeType eBtt)
{
    string strTmp;
    if (strMid.empty() || strSec.empty()) return true;
    if (strMid.size() == 1
        && strSec.size() == 1
        && strMid.size() == strSec.size())
    {
        pRoot->_data = strSec.at(0);
        return true;
    }

    char ch;
    if (eBtt == bttPreOrder)            //先序
    {
        ch = strSec.at(0);
    }
    else if (eBtt == bttLastOrder)    //后序
    {
        ch = strSec.at(strSec.length()-1);
    }

    pRoot->_data = ch;
    pRoot->_leftChild = new BTreeNode;
    pRoot->_rightChild = new BTreeNode;
           
    //左子树
    int iPos = strMid.find(ch);
    if (iPos == string::npos) return false;
    strTmp = strMid.substr(0, iPos);
    string str = IsContain(strSec, strTmp);
    if (!str.empty())
    {
        if (!CreateBTree(strTmp, str, pRoot->_leftChild, eBtt))
            return false;
    }       

    //右子树
    strTmp = strMid.substr(iPos+1, strMid.length()-1-iPos);
    str = IsContain(strSec, strTmp);
    if (!str.empty())
    {
        if (!CreateBTree(strTmp, str, pRoot->_rightChild, eBtt))
            return false;
    }

    return true;
}


int main()
{
    int i;
    BTreeNode *pRoot = new BTreeNode;
    if (CreateBTree("DBEAFGC", "ABDECFG", pRoot, bttPreOrder))
    {
        system("echo Successed");
    }

    system("pause");
}

### 使用 C 语言通过遍历构造二叉并输出后遍历序列 #### 方法说明 为了实现这一目标,可以采用递归的方法。给定一棵二叉的前遍历遍历序列,能够唯一确定这棵结构。这是因为前遍历的第一个元素总是当前子的根节点,而该根节点在中遍历中的位置则划分出了左子右子的范围。 下面是一个完整的程示例,展示如何利用 C 语言实现这个功能: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 定义二叉节点结构体 typedef struct TreeNode { int val; struct TreeNode* left; struct TreeNode* right; } TreeNode; // 构造二叉辅助函数 TreeNode* buildTree(int* preorder, int preStart, int preEnd, int* inorder, int inStart, int inEnd) { if (preStart > preEnd || inStart > inEnd) return NULL; // 创建新节点作为当前子的根节点 TreeNode* root = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode)); root->val = preorder[preStart]; // 找到根节点在中遍历中的索引 int index = 0; for (index = inStart; index <= inEnd; ++index) { if (inorder[index] == root->val) break; } // 计算左子长度 int leftSize = index - inStart; // 递归构建左子右子 root->left = buildTree(preorder, preStart + 1, preStart + leftSize, inorder, inStart, index - 1); root->right = buildTree(preorder, preStart + leftSize + 1, preEnd, inorder, index + 1, inEnd); return root; } // 后遍历打印函数 void postOrderTraversal(TreeNode* root) { if (!root) return; postOrderTraversal(root->left); postOrderTraversal(root->right); printf("%d ", root->val); } int main() { int n; scanf("%d", &n); // 输入前遍历序列 int preorder[n]; for (int i = 0; i < n; ++i) { scanf("%d", &preorder[i]); } // 输入中遍历序列 int inorder[n]; for (int i = 0; i < n; ++i) { scanf("%d", &inorder[i]); } // 调用建函数 TreeNode* root = buildTree(preorder, 0, n - 1, inorder, 0, n - 1); // 输出后遍历结果 printf("Postorder Traversal: "); postOrderTraversal(root); printf("\n"); return 0; } ``` --- ### 关键点解析 1. **构建二叉的核心逻辑** - 前遍历的第一个元素始终是当前子的根节点。 - 中遍历用于定位根节点的位置,并以此划分为左子右子。 - 左子的大小等于根节点在中遍历中的索引减去起始索引[^1]。 2. **递归终止条件** 当 `preStart > preEnd` 或者 `inStart > inEnd` 时,表示当前子为空,返回 `NULL`。 3. **后遍历的特点** 后遍历遵循“左 -> 右 -> 根”的顺。因此,在递归过程中,优访问左子右子,最后才处理根节点[^3]。 4. **内存管理** 每次创建新的节点都需要分配内存 (`malloc`),但在本代码中并未释放这些内存。如果需要更严谨的实现,可以在不再使用之后调用销毁函数回收空间。 --- ### 示例运行 输入: ``` 7 1 2 4 5 3 6 7 4 2 5 1 6 3 7 ``` 解释: - 前遍历:`1 2 4 5 3 6 7` - 中遍历:`4 2 5 1 6 3 7` 输出: ``` Postorder Traversal: 4 5 2 6 7 3 1 ``` --- ###
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