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【二叉树】LeetCode 105. 从前序与中序遍历序列构造二叉树【中等】

给定两个整数数组 preorder 和 inorder ,其中 preorder 是二叉树的先序遍历, inorder 是同一棵树的中序遍历,请构造二叉树并返回其根节点。

示例 1:

【二叉树】LeetCode 105. 从前序与中序遍历序列构造二叉树【中等】_数组


输入: preorder = [3,9,20,15,7], inorder = [9,3,15,20,7]

输出: [3,9,20,null,null,15,7]

示例 2:

输入: preorder = [-1], inorder = [-1]

输出: [-1]


提示:

1 <= preorder.length <= 3000

inorder.length == preorder.length

-3000 <= preorder[i], inorder[i] <= 3000

preorder 和 inorder 均 无重复 元素

inorder 均出现在 preorder

preorder 保证 为二叉树的前序遍历序列

inorder 保证 为二叉树的中序遍历序列


分析

递归法:

首先回忆下,用前序遍历和中序遍历去遍历一棵二叉树:

1
/ \
2 3
/ \ / \
4 5 6 7

前序遍历结果:[1,2,4,5,3,6,7]

中序遍历结果:[4,2,5,1,6,3,7]

前序遍历特点是:根节点始终出现在数组的第一位;

中序遍历特点是:根节点始终出现在数组的中间位置。

根据上面给出的两个数组结果,首先我们可以拼出根节点,它就是1。

题目中已说明数组中不存在重复元素,那么由1就可以定位到中序数组的中间位置,中序数组中1左边的部分就是左子树元素,1右边部分就是右子树元素。

【二叉树】LeetCode 105. 从前序与中序遍历序列构造二叉树【中等】_中序_02

 前序数组怎么切分呢?看下图,根节点是橘色,绿色部分是左子树,蓝色部分是右子树。

【二叉树】LeetCode 105. 从前序与中序遍历序列构造二叉树【中等】_中序_03


前序数组的左子树部分+根节点是1,2,4,5,中序数组的左子树部分+根节点是4,2,5,1。这两者的数组长度是一样的。

我们可以根据中序数组的中间位置1,来确定前序数组的左右部分,由于前序数组第一个是根节点,所以其左边部分是:[1: mid_index],右半部分是[mind_index+1: ],这里的mid_index是中序数组中间下标位置。

递归函数实现如下:

1. 终止条件:前序和中序数组为空

2. 根据前序数组第一个元素,拼出根节点,再将前序数组和中序数组分成两部分,递归地处理前序数组左边和中序数组左边,递归地处理前序数组右边和中序数组右边。

# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode:
# def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
# self.val = val
# self.left = left
# self.right = right
class Solution:
def buildTree(self, preorder: List[int], inorder: List[int]) -> TreeNode:
if not (preorder and inorder):
return None

# 根据前序数组第一个元素,确定根节点
root = TreeNode(preorder[0])

# 用preorder[0]去中序数组中查找对应元素
mid_index = inorder.index(preorder[0])

# 递归地处理前序数组的左边部分和中序数组的左边部分
root.left = self.buildTree(preorder[1: mid_index+1], inorder[: mid_index])
# 递归地处理前序数组的右边部分和中序数组的右边部分
root.right = self.buildTree(preorder[mid_index+1: ], inorder[mid_index+1:])

return root

时间复杂度:O(n2),for “ mid_index = inorder.index(preorder[0]) ”。

空间复杂度:O(n)。


天雨虽宽,不润无根之草。 佛门虽广,不渡无缘之人。




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