【LeetCode经典题解】:从前序和中序遍历构建二叉树详解

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【前言】

二叉树构造是算法中递归分治思想的经典应用,而通过前序与中序遍历序列还原二叉树,更是力扣考察二叉树特性的高频题。前序"根左右"、中序"左根右"的遍历特性,是逐层确定根节点、划分左右子树的关键。本文将从递归分治思想出发,拆解该问题的实现逻辑,分析代码设计的核心细节。

文章目录:

一、从前序遍历和中序遍历构造二叉树

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二、思路分析

根据递归分治思想:

  • 前序遍历:根节点--->左子树--->右子树;找到前序序列的第一个元素就是根节点;
  • 中序遍历:左子树--->根节点--->右子树;找到根节点在中序序列中的位置,从而确定左子树和右子树;
  • 递归处理:重复上面的步骤,依次确定子树的根节点并构建子树,直至子树为空。

三、代码详解

1.代码分析

  • preorder:前序遍历数组;
  • inorder : 中序遍历数组;
  • 成员变量 preIndex : 用于记录前序遍历中当前根节点的索引 (通过通过全局递增依次取前序序列的根节点)
  • findVal 方法:查找根节点在中序序列中的索引rootIndex;
  • 递归方法buildTreeChild
  • 递归终止条件:当 inbegin>inend ,说明当前子树无节点,返回null;
  • 构建根节点,取前序数组preIndex位置的元素作为根节点;
  • 划分左右子树,通过findVal方法找到根节点在中序序列中的索引rootIndex,inbegin ~ rootIndex-1为左子树,rootIndex+1 ~ inend为右子树

2.代码展示

java 复制代码
public int preIndex;
    public TreeNode buildTree(int[] preorder, int[] inorder) {
        return buildTreeChild(preorder, inorder, 0 ,inorder.length-1);
    }
    public int findVal(int[] inorder,int inbegin,int inend,int key){
        for(int i = inbegin;i<=inend;i++){
            if(inorder[i]==key){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }
    public TreeNode buildTreeChild(int[] preorder, int[] inorder,int inbegin,int inend) {
        //递归终止条件:当前子树中序区间无节点
        if(inbegin>inend){
            return null;
        }
        //前序序列Index位置作为根节点
        TreeNode root = new TreeNode(preorder[preIndex]);
        //在中序序列中找到根节点的索引
        int rootIndex = findVal(inorder,inbegin,inend,preorder[preIndex]);
        //preIndex递增,指向下一个子树根节点
        preIndex++;
        //递归左子树,范围:inbegin ~ rootIndex-1
        root.left = buildTreeChild(preorder,inorder,inbegin,rootIndex-1);
        //递归左子树,范围:rootIndex+1 ~ inend
        root.right = buildTreeChild(preorder,inorder,rootIndex+1,inend);
        return root;
    }

【总结】

本文围绕前序+中序构建二叉树问题,解析了递归分治的解题思路:依托前序确定根节点,通过中序划分左右子树区间,再递归构建子树至区间为空。代码中用 prIndex 追踪前序根节点位置,借 findVal定位中序根节点索引完成边界划分,核心是对遍历特性的运用与递归终止条件的设置。此外,还可通过哈希表优化中序查找效率,该思路也为后序+中序构建二叉树等同类问题提供了参考。


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