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  • 【构建二叉树】01根据前序和中序序列构造二叉树【Construct Binary Tree from Preorder and Inorder Traversal】

    我们都知道,已知前序和中序的序列是可以唯一确定一个二叉树的。

    初始化时候二叉树为:==================

    前序遍历序列,           O=================

    中序遍历序列,           ======O===========

     

    红色部分是左子树,黑色部分是右子树,O是根节点

     

    如上图所示,O是根节点,由前序遍历可知,

    根据这个O可以把找到其在中序遍历当中的位置,进而,知道当前这个根节点O的左子树的前序遍历和中序遍历序列的范围。

    以及右子树的前序遍历和中序遍历序列的范围。

    到这里返现出现了重复的子问题,而且子问题的规模没有原先的问题大,即红色部分黑色部分

    而联系这两个子问题和原先的大问题的纽带是这个找到的根节点。

    可以选择用递归来解决这个问题,递归的结束条件是子问题序列里面只有一个元素。

     

     

    +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

    给定一个二叉树的前序和中序遍历序列,构造这个二叉树。

    笔记:

    你可以假定,这棵树里面没有重复的节点。

    +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

    Given preorder and inorder traversal of a tree, construct the binary tree.

    Note:
    You may assume that duplicates do not exist in the tree. 

    +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
     
    test.cpp:
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    #include <iostream>
    #include <cstdio>
    #include <stack>
    #include <vector>
    #include "BinaryTree.h"

    using namespace std;


    /**
     * Definition for binary tree
     * struct TreeNode {
     * int val;
     * TreeNode *left;
     * TreeNode *right;
     * TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
     * };
     */

    TreeNode *build(vector<int> &preorder, int left1, int right1, vector<int> &inorder, int left2, int right2)
    {
        //对错误输入的判断
        if(right1 - left1 != right2 - left2)
        {
            return NULL;
        }
        if(right1 >= preorder.size() || right2 >= inorder.size())
        {
            return NULL;
        }


        if(left1 == right1 && left2 == right2)
        {
            //只有一个节点的情况
            TreeNode *root = new TreeNode(preorder[left1]);
            return root;
        }
        else if(left1 < right1 && left2 < right2)
        {
            //多个节点的情况,生成当前的根节点
            TreeNode *root = new TreeNode(preorder[left1]);
            int i;
            for(i = left2; i <= right2; i++)
            {
                //找到中序的当前根节点的位置
                if(inorder[i] == preorder[left1])
                {
                    break;
                }
            }
            if(i > right2)
            {
                return NULL;
            }
            /*
             * 递归的构建左边二叉树的和右边的二叉树
             * 左子树{left1 + 1, i - 1}                   前序[left1 + 1, left1 + i - left2]           中序[left2, i - 1]
             * 右子树{left1 + i - left2 +1, right2}       前序[left1 + i - left2 + 1, right1]          中序[i + 1, right2]
             * 前序以left1 + i - left2为分割点
             * 中序以i为分割点
             */

            root->left = build(preorder, left1 + 1, left1 + i - left2, inorder, left2, i - 1);
            root->right = build(preorder, left1 + i - left2 + 1, right1, inorder, i + 1, right2);
            return root;
        }
        else
        {
            return NULL;
        }

    }

    TreeNode *buildTree(vector<int> &preorder, vector<int> &inorder)
    {
        return build(preorder, 0, preorder.size() - 1, inorder, 0, inorder.size() - 1);
    }

    vector<vector<int> > levelOrder(TreeNode *root)
    {

        vector<vector<int> > matrix;
        if(root == NULL)
        {
            return matrix;
        }
        vector<int> temp;
        temp.push_back(root->val);
        matrix.push_back(temp);

        vector<TreeNode *> path;
        path.push_back(root);

        int count = 1;
        while(!path.empty())
        {
            TreeNode *tn = path.front();
            if(tn->left)
            {
                path.push_back(tn->left);
            }
            if(tn->right)
            {
                path.push_back(tn->right);
            }
            path.erase(path.begin());
            count--;

            if(count == 0)
            {
                vector<int> tmp;
                vector<TreeNode *>::iterator it = path.begin();
                for(; it != path.end(); ++it)
                {
                    tmp.push_back((*it)->val);
                }
                if(tmp.size() > 0)
                {
                    matrix.push_back(tmp);
                }
                count = path.size();
            }
        }
        return matrix;
    }


    // 树中结点含有分叉,
    //                  6
    //              /       
    //             7         2
    //           /   
    //          1     4
    //               / 
    //              3   5
    int main()
    {
        TreeNode *pNodeA1 = CreateBinaryTreeNode(6);
        TreeNode *pNodeA2 = CreateBinaryTreeNode(7);
        TreeNode *pNodeA3 = CreateBinaryTreeNode(2);
        TreeNode *pNodeA4 = CreateBinaryTreeNode(1);
        TreeNode *pNodeA5 = CreateBinaryTreeNode(4);
        TreeNode *pNodeA6 = CreateBinaryTreeNode(3);
        TreeNode *pNodeA7 = CreateBinaryTreeNode(5);

        ConnectTreeNodes(pNodeA1, pNodeA2, pNodeA3);
        ConnectTreeNodes(pNodeA2, pNodeA4, pNodeA5);
        ConnectTreeNodes(pNodeA5, pNodeA6, pNodeA7);

        int pre[7] = {6714352};
        int in[7] = {1734562};
        vector<int> preorder(pre, pre + 7), inorder(in, in + 7);


        TreeNode *root = buildTree(preorder, inorder);

        vector<vector<int> > ans = levelOrder(root);

        for (int i = 0; i < ans.size(); ++i)
        {
            for (int j = 0; j < ans[i].size(); ++j)
            {
                cout << ans[i][j] << " ";
            }
            cout << endl;
        }
        cout << endl;
        DestroyTree(root);
        return 0;
    }
    结果输出:
    6
    
    7 2
    
    1 4
    
    3 5
    
    ps.利用的是层次遍历测试的输出结果。
    BinaryTree.h:
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
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    17
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    19
    20
    21
     
    #ifndef _BINARY_TREE_H_
    #define _BINARY_TREE_H_

    struct TreeNode
    {
        int val;
        TreeNode *left;
        TreeNode *right;
        TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
    };


    TreeNode *CreateBinaryTreeNode(int value);
    void ConnectTreeNodes(TreeNode *pParent,
                          TreeNode *pLeft, TreeNode *pRight);
    void PrintTreeNode(TreeNode *pNode);
    void PrintTree(TreeNode *pRoot);
    void DestroyTree(TreeNode *pRoot);


    #endif /*_BINARY_TREE_H_*/
    BinaryTree.cpp:
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
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    76
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    82
    83
    84
    85
    86
    87
    88
    89
     
    #include <iostream>
    #include <cstdio>
    #include "BinaryTree.h"

    using namespace std;

    /**
     * Definition for binary tree
     * struct TreeNode {
     *     int val;
     *     TreeNode *left;
     *     TreeNode *right;
     *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
     * };
     */


    //创建结点
    TreeNode *CreateBinaryTreeNode(int value)
    {
        TreeNode *pNode = new TreeNode(value);

        return pNode;
    }

    //连接结点
    void ConnectTreeNodes(TreeNode *pParent, TreeNode *pLeft, TreeNode *pRight)
    {
        if(pParent != NULL)
        {
            pParent->left = pLeft;
            pParent->right = pRight;
        }
    }

    //打印节点内容以及左右子结点内容
    void PrintTreeNode(TreeNode *pNode)
    {
        if(pNode != NULL)
        {
            printf("value of this node is: %d ", pNode->val);

            if(pNode->left != NULL)
                printf("value of its left child is: %d. ", pNode->left->val);
            else
                printf("left child is null. ");

            if(pNode->right != NULL)
                printf("value of its right child is: %d. ", pNode->right->val);
            else
                printf("right child is null. ");
        }
        else
        {
            printf("this node is null. ");
        }

        printf(" ");
    }

    //前序遍历递归方法打印结点内容
    void PrintTree(TreeNode *pRoot)
    {
        PrintTreeNode(pRoot);

        if(pRoot != NULL)
        {
            if(pRoot->left != NULL)
                PrintTree(pRoot->left);

            if(pRoot->right != NULL)
                PrintTree(pRoot->right);
        }
    }

    void DestroyTree(TreeNode *pRoot)
    {
        if(pRoot != NULL)
        {
            TreeNode *pLeft = pRoot->left;
            TreeNode *pRight = pRoot->right;

            delete pRoot;
            pRoot = NULL;

            DestroyTree(pLeft);
            DestroyTree(pRight);
        }
    }
     
     

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