剑指 Offer 07. 重建二叉树
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,给出
前序遍历 preorder = [3,9,20,15,7]
中序遍历 inorder = [9,3,15,20,7]
返回如下的二叉树:
3
/ \
9 20
/ \
15 7
方法:递归
二叉树的前序遍历顺序是:根节点、左子树、右子树,每个子树的遍历顺序同样满足前序遍历顺序。
二叉树的中序遍历顺序是:左子树、根节点、右子树,每个子树的遍历顺序同样满足中序遍历顺序。
前序遍历的第一个节点是根节点,只要找到根节点在中序遍历中的位置,在根节点之前被访问的节点都位于左子树,在根节点之后被访问的节点都位于右子树,由此可知左子树和右子树分别有多少个节点。
由于树中的节点数量与遍历方式无关,通过中序遍历得知左子树和右子树的节点数量之后,可以根据节点数量得到前序遍历中的左子树和右子树的分界,因此可以进一步得到左子树和右子树各自的前序遍历和中序遍历,可以通过递归的方式,重建左子树和右子树,然后重建整个二叉树。
使用一个 Map 存储中序遍历的每个元素及其对应的下标,目的是为了快速获得一个元素在中序遍历中的位置。调用递归方法,对于前序遍历和中序遍历,下标范围都是从 0 到 n-1,其中 n 是二叉树节点个数。
递归方法的基准情形有两个:判断前序遍历的下标范围的开始和结束,若开始大于结束,则当前的二叉树中没有节点,返回空值 null。若开始等于结束,则当前的二叉树中恰好有一个节点,根据节点值创建该节点作为根节点并返回。
若开始小于结束,则当前的二叉树中有多个节点。在中序遍历中得到根节点的位置,从而得到左子树和右子树各自的下标范围和节点数量,知道节点数量后,在前序遍历中即可得到左子树和右子树各自的下标范围,然后递归重建左子树和右子树,并将左右子树的根节点分别作为当前根节点的左右子节点。
class Solution {
int[] preorder;
HashMap<Integer, Integer> dic = new HashMap<>();
public TreeNode buildTree(int[] preorder, int[] inorder) {
this.preorder = preorder;
for(int i = 0; i < inorder.length; i++)
dic.put(inorder[i], i);
return recur(0, 0, inorder.length - 1);
}
TreeNode recur(int root, int left, int right) {
if(left > right) return null; // 递归终止
TreeNode node = new TreeNode(preorder[root]); // 建立根节点
int i = dic.get(preorder[root]); // 划分根节点、左子树、右子树
node.left = recur(root + 1, left, i - 1); // 开启左子树递归
node.right = recur(root + i - left + 1, i + 1, right); // 开启右子树递归
return node; // 回溯返回根节点
}
}
//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。
//leetcode submit region begin(Prohibit modification and deletion)
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
* Definition for a binary tree node.
* public class TreeNode {
* int val;
* TreeNode left;
* TreeNode right;
* TreeNode(int x) { val = x; }
* }
*/
class Solution {
public TreeNode buildTree(int[] preorder, int[] inorder) {
//当二叉树没有节点时
if (preorder == null || preorder.length == 0){
return null;
}
//使用一个Map存储中序遍历的每个元素及其对应的下标,目的是为了快速获得一个元素中序遍历的位置
Map<Integer,Integer> indexMap = new HashMap<Integer, Integer>();
int length = preorder.length;
for (int i = 0; i < length; i++) {
indexMap.put(inorder[i],i);
}
//递归调用方法,对于前序和中序遍历,下标范围都是从0到n-1,其中n是二叉树节点个数
TreeNode root = buildTree(preorder,0,length-1,inorder,0,length-1,indexMap);
return root;
}
//前序遍历的第一个节点是根节点
//找到前序遍历的第一个节点为根节点,找到根节点在中序遍历中的位置,根节点之前的节点都位于左子树,根节点之后的节点都是右子树
private TreeNode buildTree(int[] preorder, int preorderStart, int preorderEnd,
int[] inorder, int inorderStart, int inorderEnd,
Map<Integer, Integer> indexMap) {
//当开始大于借宿,则当前的二叉树中没有节点,返回空值null
if (preorderStart > preorderEnd){
return null;
}
int rootVal = preorder[preorderStart];//从前序遍历中找出根节点
TreeNode root = new TreeNode(rootVal);//重新建立二叉树
//开始等于结束,则当前的二叉树中恰好有一个节点,根据节点值创建该节点作为根节点并返回
if (preorderStart == preorderEnd){
return root;
}else {
//若开始小于结束,则当前的二叉树中有多个节点
int rootIndex = indexMap.get(rootVal);//中序遍历中得到根节点的位置
int leftNodes = rootIndex - inorderStart;//找到左子树的下标范围
int rightNodes = inorderEnd - rootIndex;//找到右子树的下标范围
//递归重建左子树和右子树
TreeNode leftSubtree = buildTree(preorder,preorderStart+1,preorderStart + leftNodes,inorder,inorderStart,rootIndex - 1,indexMap);
TreeNode rightSubtree = buildTree(preorder, preorderEnd - rightNodes + 1, preorderEnd, inorder, rootIndex + 1, inorderEnd, indexMap);
root.left = leftSubtree;
root.right = rightSubtree;
return root;
}
}
}
//leetcode submit region end(Prohibit modification and deletion)