劍指Offer面試題6(Java版):重建二叉樹
阿新 • • 發佈:2019-01-07
題目:輸入某二叉樹的前序遍歷和中序遍歷的結果,請重新構造出該二叉樹。假設輸入的前序遍歷和中序遍歷的結果中不包含重複的數字。例如輸入的前序遍歷序列為{1,2,4,7,3,5,6,8}和中序遍歷為{4,7,2,1,5,3,6,8},則重建出二叉樹並輸出它的頭結點。
在二叉樹的前序遍歷序列中,第一個數字總是樹的根節點的值。但在中序遍歷中,根節點的值在序列的中間,左子樹的結點的值位於根節點的值的左邊,而右子樹的結點的值位於根節點的右邊。因此我們需要掃描中序遍歷序列,才能找到根節點的值。
如圖所示,前序遍歷序列的第一個數字1就是根節點的值。掃描中序遍歷序列,就能確定根節點的值的位置。根據中序遍歷的特點,在根節點的值1前面3個數字都是左子樹結點的值,位於1後面的數字都是右子樹結點的值。
由於中序遍歷序列中,有3個數字是左子樹結點的值,因此左子樹總共有3個左子結點。同樣,在前序遍歷的序列中,根節點後面的3個數字就是3個左子樹結點的值,再後面的所有數字都是右子樹結點的值。這樣我們就在前序遍歷和中序遍歷兩個序列中,分別找到了左右子樹對應的子序列。
既然我們已經分別找到了左、右子樹的前序遍歷序列和中序遍歷序列,我們可以用同樣的方法分別去構建左右子樹。也就是說,接下來的事情可以用遞迴的方法去完成。
我們使用Java語言來實現上面的程式碼:
首先構建二叉樹程式碼:
package utils; public class BinaryTreeNode { public int value; public BinaryTreeNode leftNode; public BinaryTreeNode rightNode; public BinaryTreeNode(){ } public BinaryTreeNode(int value){ this.value = value ; this.leftNode = null; this.rightNode = null; } }
重建二叉樹程式碼:
在函式ConstructCore中,我們先根據先序遍歷的第一個數字建立根節點,接下來在中序遍歷中找到根節點的位置,這樣就能確定左右子樹節點的數量。在前序遍歷和中序遍歷的序列中劃分左右子樹節點的值之後,我們就可以遞迴呼叫函式ConstructCore,去分別構建它的左右子樹。package swordForOffer; /** * @author JInShuangQi * * 2015年7月25日 */ import utils.BinaryTreeNode; public class E06ConstructBinaryTree { /** * * @param preOrder 前序遍歷陣列 * @param inOrder 中序遍歷陣列 * @param length 陣列長度 * @return 根結點 */ public static BinaryTreeNode Construct(int[] preOrder, int[] inOrder,int length){ if (preOrder == null || inOrder == null || length <= 0) { return null; } try { return ConstructCore(preOrder, 0, preOrder.length - 1, inOrder, 0,inOrder.length - 1); } catch (InvalidPutException e) { e.printStackTrace(); return null; } } /** * * @param PreOrder * 前序遍歷序列 * @param startPreIndex * 前序序列開始位置 * @param endPreIndex * 前序序列結束位置 * @param InOrder * 中序遍歷序列 * @param startInIndex * 中序序列開始位置 * @param endInIndex * 中序序列結束位置 * @return 根結點 * @throws InvalidPutException */ public static BinaryTreeNode ConstructCore(int[] preOrder,int startPreIndex, int endPreIndex, int[] inOrder,int startInIndex, int endInIndex) throws InvalidPutException { int rootValue = preOrder[startPreIndex]; System.out.println("rootValue = " + rootValue); BinaryTreeNode root = new BinaryTreeNode(rootValue); // 只有一個元素 if (startPreIndex == endPreIndex) { if (startInIndex == endInIndex && preOrder[startPreIndex] == inOrder[startInIndex]) { System.out.println("only one element"); return root; } else { throw new InvalidPutException(); } } // 在中序遍歷中找到根結點的索引 int rootInIndex = startInIndex; while (rootInIndex <= endInIndex && inOrder[rootInIndex] != rootValue) { ++rootInIndex; } if (rootInIndex == endInIndex && inOrder[rootInIndex] != rootValue) { throw new InvalidPutException(); } int leftLength = rootInIndex - startInIndex; int leftPreOrderEndIndex = startPreIndex + leftLength; if (leftLength > 0) { // 構建左子樹 root.leftNode = ConstructCore(preOrder, startPreIndex + 1, leftPreOrderEndIndex, inOrder, startInIndex, rootInIndex - 1); } if (leftLength < endPreIndex - startPreIndex) { // 右子樹有元素,構建右子樹 root.rightNode = ConstructCore(preOrder, leftPreOrderEndIndex + 1, endPreIndex, inOrder, rootInIndex + 1, endInIndex); } return root; } static class InvalidPutException extends Exception { private static final long serialVersionUID = 1L; } public static void printPreOrder(BinaryTreeNode root) { if (root == null) { return; } else { System.out.print(root.value + " "); } if (root.leftNode != null) { printPreOrder(root.leftNode); } if (root.rightNode != null) { printPreOrder(root.rightNode); } } public static void main(String[] args) throws Exception{ E06ConstructBinaryTree test=new E06ConstructBinaryTree(); int[] preOrder={1,2,4,7,3,5,6,8}; int[] inOrder={4,7,2,1,5,3,8,6}; printPreOrder(Construct(preOrder, inOrder, preOrder.length)); } }