5.1.4 04.重建二叉树

一、题目

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：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}，重建二叉树并输出它的头结点。

二、解题思路

由前序遍历的第一个节点可知根节点。根据根节点，可以将中序遍历划分成左右子树。在前序遍历中找出对应的左右子树，其第一个节点便是根节点的左右子节点。按照上述方式递归便可重建二叉树。

三、解题代码

public class Test {  
    /** 
     * 二叉树节点类 
     */  
    public static class BinaryTreeNode {  
        int value;  
        BinaryTreeNode left;  
        BinaryTreeNode right;  
    }  

    /** 
     * 输入某二叉树的前序遍历和中序遍历的结果，请重建出该二节树。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。 
     * 
     * @param preorder 前序遍历 
     * @param inorder  中序遍历 
     * @return 树的根结点 
     */  
    public static BinaryTreeNode construct(int[] preorder, int[] inorder) {  
        // 输入的合法性判断，两个数组都不能为空，并且都有数据，而且数据的数目相同  
        if (preorder == null || inorder == null || preorder.length != inorder.length || inorder.length < 1) {  
            return null;  
        }  

        return construct(preorder, 0, preorder.length - 1, inorder, 0, inorder.length - 1);  
    }  

    /** 
     * 输入某二叉树的前序遍历和中序遍历的结果，请重建出该二节树。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。 
     * 
     * @param preorder 前序遍历 
     * @param ps       前序遍历的开始位置 
     * @param pe       前序遍历的结束位置 
     * @param inorder  中序遍历 
     * @param is       中序遍历的开始位置 
     * @param ie       中序遍历的结束位置 
     * @return 树的根结点 
     */  
    public static BinaryTreeNode construct(int[] preorder, int ps, int pe, int[] inorder, int is, int ie) {  

        // 开始位置大于结束位置说明已经没有需要处理的元素了  
        if (ps > pe) {  
            return null;  
        }  
        // 取前序遍历的第一个数字，就是当前的根结点  
        int value = preorder[ps];  
        int index = is;  
        // 在中序遍历的数组中找根结点的位置  
        while (index <= ie && inorder[index] != value) {  
            index++;  
        }  

        // 如果在整个中序遍历的数组中没有找到，说明输入的参数是不合法的，抛出异常  
        if (index > ie) {  
            throw new RuntimeException("Invalid input");  
        }  

        // 创建当前的根结点，并且为结点赋值  
        BinaryTreeNode node = new BinaryTreeNode();  
        node.value = value;  

        // 递归构建当前根结点的左子树，左子树的元素个数：index-is+1个  
        // 左子树对应的前序遍历的位置在[ps+1, ps+index-is]  
        // 左子树对应的中序遍历的位置在[is, index-1]  
        node.left = construct(preorder, ps + 1, ps + index - is, inorder, is, index - 1);  
        // 递归构建当前根结点的右子树，右子树的元素个数：ie-index个  
        // 右子树对应的前序遍历的位置在[ps+index-is+1, pe]  
        // 右子树对应的中序遍历的位置在[index+1, ie]  
        node.right = construct(preorder, ps + index - is + 1, pe, inorder, index + 1, ie);  

        // 返回创建的根结点  
        return node;  
    }    
}