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重构二叉树
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目录
题目
思路
测试用例
代码实现
解法1
解法2
Main函数以及测试用例
输出结果
收获
输入某二叉树的前序遍历和中序遍历的结果,请重建出该二叉树。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},则重建出其二叉树并输出它的头结点。
前序遍历第一个值就是根结点的值,根据该值在中序遍历的位置,可以轻松找出该根结点左右子树的前序遍历和中序遍历,之后又可以用同样方法构建左右子树,所以该题可以采用递归的方法完成。
刚开始思考的时候,想的是构建一个遍历函数,输入为前序和中序遍历的数组,输出为根结点。但是这样的话每次都需要构建子树的数组,非常麻烦。
之后想到,该函数的输入不一定要用数组,因为最初的前序和中序遍历数组已经有了,就直接用该数组的下标来表示子树的数组即可。
即构建函数construct(int[] pre, int[] in, int pStart, int pEnd, int iStart, int iEnd),pre和in始终用最初前序遍历和中序遍历的数组代入,pStart、pEnd代表当前树的前序数组开始和结束位置,iStart、iEnd代表中序数组开始和结束位置。
1.正常二叉树
2.左斜树
3.右斜树
4.单个结点
5.数组为空
6.前序与中序不匹配
树的实现
class TreeNode {
int val;
public TreeNode(int val) {
this.val = val;
}
TreeNode left;
TreeNode right;
}
public TreeNode reConstructBinaryTree(int[] pre, int[] in) {
//判断数组条件是否符合规范
if (pre == null || in == null || pre.length <= 0 || in.length <= 0 || pre.length != in.length) {
throw new RuntimeException("数组不符合规范");
}
//符合条件 构造二叉树
return construct(pre, in, 0, pre.length - 1, 0, in.length - 1);
}
/**
* @Description 由前序遍历序列和中序遍历序列得到根结点
* pre、in:始终用最初的前序遍历和中序遍历数组代入
* pStart、pEnd:当前树的前序数组开始和结束位置
* iStart、iEnd:中序数组开始和结束位置
*/
public TreeNode construct(int[] pre, int[] in, int pStart, int pEnd, int iStart, int iEnd) {
// 没有符合前序和中序的二叉树或已经到达叶子节点
if (pStart > pEnd || iStart > iEnd)
return null;
TreeNode root = new TreeNode(pre[pStart]);//根节点
for (int i = iStart; i <= iEnd; i++) {//遍历中序遍历序列
if (in[i] == pre[pStart]) {//找到根节点在中序序列中的位置
root.left = construct(pre, in, pStart + 1, i - iStart + pStart, iStart, i - 1);
root.right = construct(pre, in, i - iStart + pStart + 1, pEnd, i + 1, iEnd);
}
}
return root;
}
使用Arrays.copyOfRange
/*Arrays.copyOfRange*/
public TreeNode reConstructBinaryTree2(int[] pre, int[] in) {
//判断数组条件是否符合规范
if(pre.length == 0|| pre.length!=in.length){
return null;
}
TreeNode root = new TreeNode(pre[0]);
for (int i = 0; i < in.length; i++) {
if (pre[0] == in[i]) {
root.left = reConstructBinaryTree2(Arrays.copyOfRange(pre, 1, i + 1), Arrays.copyOfRange(in, 0, i));
root.right = reConstructBinaryTree2(Arrays.copyOfRange(pre, i + 1, pre.length), Arrays.copyOfRange(in, i + 1, in.length));
}
}
return root;
}
public static void main(String[] args) {
ConstructBinaryTree constructBinaryTree = new ConstructBinaryTree();
constructBinaryTree.test1();
constructBinaryTree.test2();
constructBinaryTree.test3();
constructBinaryTree.test4();
constructBinaryTree.test5();
}
/**
* 正常二叉树
*/
public void test1() {
int[] pre = {1, 2, 4, 7, 3, 5, 6, 8};
int[] in = {4, 7, 2, 1, 5, 3, 8, 6};
TreeNode root = reConstructBinaryTree(pre, in);
System.out.print("test1:");
preOrderTraverse(root);
System.out.print("//");
inOrderTraverse(root);
System.out.println();
}
/**
* 左斜树
*/
public void test2() {
int[] pre = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] in = {5, 4, 3, 2, 1};
TreeNode root = reConstructBinaryTree(pre, in);
System.out.print("test2:");
preOrderTraverse(root);
System.out.print("//");
inOrderTraverse(root);
System.out.println();
}
/**
* 右斜树
*/
public void test3() {
int[] pre = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] in = {1, 2, 3, 4, 5};
TreeNode root = reConstructBinaryTree(pre, in);
System.out.print("test3:");
preOrderTraverse(root);
System.out.print("//");
inOrderTraverse(root);
System.out.println();
}
/**
* 单个结点
*/
public void test4() {
int[] pre = {1};
int[] in = {1};
TreeNode root = reConstructBinaryTree(pre, in);
System.out.print("test4:");
preOrderTraverse(root);
System.out.print("//");
inOrderTraverse(root);
System.out.println();
}
/**
* 数组为空
*/
public void test5() {
int[] pre = {};
int[] in = {};
TreeNode root = reConstructBinaryTree(pre, in);
System.out.print("test5:");
preOrderTraverse(root);
System.out.print("//");
inOrderTraverse(root);
System.out.println();
}
/*前序遍历二叉树 根、左、右*/
private void preOrderTraverse(TreeNode node) {
if (node == null)
return;
System.out.print(node.val);
preOrderTraverse(node.left);
preOrderTraverse(node.right);
}
/*中序遍历二叉树 左、根、右*/
private void inOrderTraverse(TreeNode node) {
if (node == null)
return;
inOrderTraverse(node.left);
System.out.print(node.val);
inOrderTraverse(node.right);
}
test1:12473568//47215386
test2:12345//54321
test3:12345//12345
test4:1//1
Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: 数组不符合规范
1.在递归问题中,代码可以用下标表示的就用下标表示,不用重新构建新的数组。
2.数组为空与数组为null不是一回事。
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