// 面试题7:重建二叉树
// 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。例如输入前序遍历序列{1,
// 2, 4, 7, 3, 5, 6, 8}和中序遍历序列{4, 7, 2, 1, 5, 3, 8, 6},则重建出
// 图2.6所示的二叉树并输出它的头结点。 #include <iostream>
#include <exception>
#include <cstdio>
#include<stdexcept>
using namespace std; struct BinaryTreeNode
{
int m_nValue;
BinaryTreeNode* m_pLeft;
BinaryTreeNode* m_pRight;
}; BinaryTreeNode* CreateBinaryTreeNode(int value)
{
BinaryTreeNode* pNode = new BinaryTreeNode();
pNode->m_nValue = value;
pNode->m_pLeft = nullptr;
pNode->m_pRight = nullptr; return pNode;
} void ConnectTreeNodes(BinaryTreeNode* pParent, BinaryTreeNode* pLeft, BinaryTreeNode* pRight)
{
if(pParent != nullptr)
{
pParent->m_pLeft = pLeft;
pParent->m_pRight = pRight;
}
} void PrintTreeNode(const BinaryTreeNode* pNode)
{
if(pNode != nullptr)
{
printf("value of this node is: %d\n", pNode->m_nValue); if(pNode->m_pLeft != nullptr)
printf("value of its left child is: %d.\n", pNode->m_pLeft->m_nValue);
else
printf("left child is nullptr.\n"); if(pNode->m_pRight != nullptr)
printf("value of its right child is: %d.\n", pNode->m_pRight->m_nValue);
else
printf("right child is nullptr.\n");
}
else
{
printf("this node is nullptr.\n");
} printf("\n");
} void PrintTree(const BinaryTreeNode* pRoot)
{
PrintTreeNode(pRoot); if(pRoot != nullptr)
{
if(pRoot->m_pLeft != nullptr)
PrintTree(pRoot->m_pLeft); if(pRoot->m_pRight != nullptr)
PrintTree(pRoot->m_pRight);
}
} void DestroyTree(BinaryTreeNode* pRoot)
{
if(pRoot != nullptr)
{
BinaryTreeNode* pLeft = pRoot->m_pLeft;
BinaryTreeNode* pRight = pRoot->m_pRight; delete pRoot;
pRoot = nullptr; DestroyTree(pLeft);
DestroyTree(pRight);
}
} BinaryTreeNode* ConstructCore(int* startPreorder, int* endPreorder, int* startInorder, int* endInorder); BinaryTreeNode* Construct(int* preorder, int* inorder, int length)
{
if(preorder == nullptr || inorder == nullptr || length <= )
return nullptr; return ConstructCore(preorder, preorder + length - ,
inorder, inorder + length - );
} BinaryTreeNode* ConstructCore
(
int* startPreorder, int* endPreorder,
int* startInorder, int* endInorder
)
{
// 前序遍历序列的第一个数字是根结点的值
int rootValue = startPreorder[];
BinaryTreeNode* root = new BinaryTreeNode();
root->m_nValue = rootValue;
root->m_pLeft = root->m_pRight = nullptr; if(startPreorder == endPreorder)
{
if(startInorder == endInorder && *startPreorder == *startInorder)
return root;
else
{
std::logic_error ex("Invalid input.");
throw std::exception(ex);
}
// throw exception("Invalid input.");
} // 在中序遍历中找到根结点的值
int* rootInorder = startInorder;
while(rootInorder <= endInorder && *rootInorder != rootValue)
++ rootInorder; if(rootInorder == endInorder && *rootInorder != rootValue)
{
std::logic_error ex("Invalid input.");
throw std::exception(ex);
}
// throw std::exception("Invalid input."); int leftLength = rootInorder - startInorder;
int* leftPreorderEnd = startPreorder + leftLength;
if(leftLength > )
{
// 构建左子树
root->m_pLeft = ConstructCore(startPreorder + , leftPreorderEnd,
startInorder, rootInorder - );
}
if(leftLength < endPreorder - startPreorder)
{
// 构建右子树
root->m_pRight = ConstructCore(leftPreorderEnd + , endPreorder,
rootInorder + , endInorder);
} return root;
} // ====================测试代码====================
void Test(char* testName, int* preorder, int* inorder, int length)
{
if(testName != nullptr)
printf("%s begins:\n", testName); printf("The preorder sequence is: ");
for(int i = ; i < length; ++ i)
printf("%d ", preorder[i]);
printf("\n"); printf("The inorder sequence is: ");
for(int i = ; i < length; ++ i)
printf("%d ", inorder[i]);
printf("\n"); try
{
BinaryTreeNode* root = Construct(preorder, inorder, length);
PrintTree(root); DestroyTree(root);
}
catch(std::exception& exception)
{
printf("Invalid Input.\n");
}
} // 普通二叉树
// 1
// / \
// 2 3
// / / \
// 4 5 6
// \ /
// 7 8
void Test1()
{
const int length = ;
int preorder[length] = {, , , , , , , };
int inorder[length] = {, , , , , , , }; Test("Test1", preorder, inorder, length);
} // 所有结点都没有右子结点
// 1
// /
// 2
// /
// 3
// /
// 4
// /
//
void Test2()
{
const int length = ;
int preorder[length] = {, , , , };
int inorder[length] = {, , , , }; Test("Test2", preorder, inorder, length);
} // 所有结点都没有左子结点
// 1
// \
// 2
// \
// 3
// \
// 4
// \
// 5
void Test3()
{
const int length = ;
int preorder[length] = {, , , , };
int inorder[length] = {, , , , }; Test("Test3", preorder, inorder, length);
} // 树中只有一个结点
void Test4()
{
const int length = ;
int preorder[length] = {};
int inorder[length] = {}; Test("Test4", preorder, inorder, length);
} // 完全二叉树
// 1
// / \
// 2 3
// / \ / \
// 4 5 6 7
void Test5()
{
const int length = ;
int preorder[length] = {, , , , , , };
int inorder[length] = {, , , , , , }; Test("Test5", preorder, inorder, length);
} // 输入空指针
void Test6()
{
Test("Test6", nullptr, nullptr, );
} // 输入的两个序列不匹配
void Test7()
{
const int length = ;
int preorder[length] = {, , , , , , };
int inorder[length] = {, , , , , , }; Test("Test7: for unmatched input", preorder, inorder, length);
} int main(int argc, char* argv[])
{
Test1();
Test2();
Test3();
Test4();
Test5();
Test6();
Test7(); return ;
}

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