LeetCode（105）：从前序与中序遍历序列构造二叉树

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题目描述：

根据一棵树的前序遍历与中序遍历构造二叉树。

注意:
你可以假设树中没有重复的元素。

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

解题思路：

这道题要求用先序和中序遍历来建立二叉树，由于先序的顺序的第一个肯定是根，所以原二叉树的根节点可以知道，题目中给了一个很关键的条件就是树中没有相同元素，有了这个条件我们就可以在中序遍历中也定位出根节点的位置，并以根节点的位置将中序遍历拆分为左右两个部分，分别对其递归调用原函数。

C++解法一：

/**
 * Definition for binary tree
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    TreeNode *buildTree(vector<int> &preorder, vector<int> &inorder) {
        return buildTree(preorder, 0, preorder.size() - 1, inorder, 0, inorder.size() - 1);
    }
    TreeNode *buildTree(vector<int> &preorder, int pLeft, int pRight, vector<int> &inorder, int iLeft, int iRight) {
        if (pLeft > pRight || iLeft > iRight) return NULL;
        int i = 0;
        for (i = iLeft; i <= iRight; ++i) {
            if (preorder[pLeft] == inorder[i]) break;
        }
        TreeNode *cur = new TreeNode(preorder[pLeft]);
        cur->left = buildTree(preorder, pLeft + 1, pLeft + i - iLeft, inorder, iLeft, i - 1);
        cur->right = buildTree(preorder, pLeft + i - iLeft + 1, pRight, inorder, i + 1, iRight);
        return cur;
    }
};

我们下面来看一个例子, 某一二叉树的中序和后序遍历分别为：

Preorder:　  　5　　4　　11　　8　　13　　9

Inorder:　　 　11　　4　　5　　13　　8　　9

 

5　　4　　11　　8　　13　　9　　　　　　=>　　　　　　　　　 5

11　　4　　5　　13　　8　　9　　　　　　　　　　　　　　　　/　　\

 

4　　11　　 　　8　　 13　　9　　　　　　=>　　　　　　　　　5

11　　4　　　　 13　　8　　9　　 　　　　　　　　　　　　　  /　　\

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4　　　8

 

11　　　　 　　13　　　　9　　　　　　　　=>　　　　　　　　　5

11　　　　　　 13　　　　9　　　　 　　　　　　　　　　　　   /　　\

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4　　　8

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　/　　　 /     \

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11　　  13　　  9

 

做完这道题后，大多人可能会有个疑问，怎么没有由先序和后序遍历建立二叉树呢，这是因为先序和后序遍历不能唯一的确定一个二叉树，比如下面五棵树：

    1　　　　　　preorder:　　  1　　2　　3
   / \　　　　　  inorder:　　     2　　1　　3
 2    3　　  　　 postorder:　　 2　　3　　1

 

       1   　　　　preorder:　　   1　　2　　3
      / 　　　　　 inorder:　　     3　　2　　1
    2 　　　　     postorder: 　　3　　2　　1
   /
 3

 

       1　　　　    preorder:　　  1　　2　　3
      / 　　　　　  inorder:　　    2　　3　　1
    2 　　　　　　postorder:　　3　　2　　1
      \
       3

 

       1　　　　     preorder:　　  1　　2　　3
         \ 　　　　   inorder:　　    1　　3　　2
          2 　　　　 postorder:　　3　　2　　1
         /
       3

 

       1　　　　     preorder:　　  1　　2　　3
         \ 　　　　　inorder:　　    1　　2　　3
          2 　　　　 postorder:　　3　　2　　1
            \
　　　　3

 

 从上面我们可以看出，对于先序遍历都为1 2 3的五棵二叉树，它们的中序遍历都不相同，而它们的后序遍历却有相同的，所以只有和中序遍历一起才能唯一的确定一棵二叉树。