根据二叉树的前序遍历和中序遍历重建二叉树
问题描述: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},则重建如下图所示的二叉树并输出它的头节点。
- 二叉树的定义如下:
cpp
struct TreeNode{
int val;
TreeNode* left;
TreeNode* right;
};
- 解题思路:前序遍历中的第一个数字即为根节点的值,二叉树节点的值各不相同,那么可以扫描中序遍历数组中找到根节点值所在下标位置。又根据中序遍历的特点,在根节点左边的所有数值为根节点的左子树,在根节点右边的所有数值为根节点的右子树。或以得到根节点左右子树中序遍历和先序遍历两个子数组,然后可以递归重建它的左右子树,最后完成整棵二叉树的重建。
cpp
TreeNode* Construct(int* preorder,int* inorder,int length){ //通进先序遍历和中序遍历确定一棵二叉树
if(preorder == nullptr || inorder == nullptr || length <= 0){
return nullptr;
}
return ConstructCore(preorder,preorder + length - 1,inorder,inorder + length - 1);
}
TreeNode* ConstructCore(int* startPreorder,int* endPreorder,int* startInorder,int* endInorder){
//前序遍历第一个数字是根节点的值
int rootValue = startPreorder[0];
TreeNode* root = new TreeNode(); //新建一个二叉树节点
root->val = rootValue;
root->left = root->right = nullptr;
if(startPreorder == endPreorder){
if(startInorder == endInorder && *startPreorder == *startInorder){
return root; //如果当前节点是最后一个节点,没有后继节点则返回
}
else{
throw exception();
}
}
//在中序遍历序列中找到根节点的值
int* rootInorder = startInorder;
while(rootInorder <= endInorder && *rootInorder != rootValue){
rootInorder++;
}
if(rootInorder == endInorder && *rootInorder != rootValue){
throw exception(); //如果根节点不存在,则抛出异常
}
int leftLength = rootInorder - startInorder; //左子树 中序和前序数组的长度
int *leftPreorderEnd = startPreorder + leftLength; //左子树------数组的终点
if(leftLength > 0){
//构建左子树
root->left = ConstructCore(startPreorder + 1,leftPreorderEnd,startInorder,rootInorder - 1);
}
if(leftLength < endPreorder - startPreorder){
//构建右子树
root->right = ConstructCore(leftPreorderEnd + 1,endPreorder,rootInorder + 1,endInorder);
}
return root;
}
- 可以通过main函数调用进行验证:
cpp
#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
//由前序遍历和中序遍历构造出完整的二叉树
int preorder[10] = {1,2,4,7,3,5,6,8,9,10};
int inorder[10] = {4,7,2,1,5,3,8,6,9,10};
TreeNode* root = Construct(preorder,inorder,10);
dfs(root); //通过dfs打印二叉树的节点
cout<<endl;
return 0;
}
void dfs(TreeNode* root){
if(root == nullptr)
return;
dfs(root->left);
cout<<root->val<<" ";
dfs(root->right);
}