LeetCode每日一题 449. 序列化和反序列化二叉搜索树

题目描述

设计一个算法来序列化和反序列化二叉搜索树(BST)。要求序列化结果是紧凑的,并能够将该字符串反序列化为原始的二叉搜索树。


题解

这个问题要求我们实现一个算法,能够将二叉搜索树(BST)进行序列化为一个字符串,并能够将这个字符串反序列化为原始的BST。

我们可以使用前序遍历(Preorder Traversal)来实现序列化和反序列化操作。前序遍历按照根节点、左子树、右子树的顺序遍历二叉树。

对于二叉搜索树(BST),使用前序遍历序列化树,然后根据树的中序遍历是有序的性质,从前序遍历中获取中序遍历,最后根据前序遍历和中序遍历来恢复树是一个正确的方法。

代码

class Codec {
public:
    // 将BST序列化为字符串(前序遍历)
    string serialize(TreeNode* root) {
        stringstream ss;
        serializeHelper(root, ss);
        return ss.str();
    }

    // 将字符串反序列化为BST
    TreeNode* deserialize(string data) {
        vector<int> preorder;
        vector<int> inorder;

        stringstream ss(data);
        string token;
        while (getline(ss, token, ',')) {
            preorder.push_back(stoi(token));
        }

        // 根据前序遍历重构中序遍历
        inorder = preorder;
        sort(inorder.begin(), inorder.end());

        int preorderIndex = 0;
        return buildTree(preorder, inorder, preorderIndex, 0, preorder.size() - 1);
    }

private:
    // 辅助函数:前序遍历序列化BST
    void serializeHelper(TreeNode* root, stringstream& ss) {
        if (root == nullptr) {
            return;
        }
        ss << root->val << ",";
        serializeHelper(root->left, ss);
        serializeHelper(root->right, ss);
    }

    // 辅助函数:根据前序遍历和中序遍历构建BST
    TreeNode* buildTree(vector<int>& preorder, vector<int>& inorder, int& preorderIndex, int inorderStart, int inorderEnd) {
        if (preorderIndex >= preorder.size() || inorderStart > inorderEnd) {
            return nullptr;
        }

        int rootValue = preorder[preorderIndex++];
        TreeNode* root = new TreeNode(rootValue);

        int inorderIndex = find(inorder.begin() + inorderStart, inorder.begin() + inorderEnd, rootValue) - inorder.begin();

        root->left = buildTree(preorder, inorder, preorderIndex, inorderStart, inorderIndex - 1);
        root->right = buildTree(preorder, inorder, preorderIndex, inorderIndex + 1, inorderEnd);

        return root;
    }
};

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