使用前序和中序遍历构建二叉树的C++实现
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更新于2024-09-14
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"二叉树的建立通过前序和中序遍历的结果"
在计算机科学中,二叉树是一种常用的数据结构,它由有限个节点组成,每个节点最多有两个子节点,分别称为左子节点和右子节点。二叉树的遍历方式有三种:前序遍历、中序遍历和后序遍历。每种遍历方法都会按照特定的顺序访问树的节点。当只有前序和中序遍历结果时,可以通过一定的规则重建出原始的二叉树。
前序遍历的顺序是:根节点 -> 左子树 -> 右子树。中序遍历的顺序是:左子树 -> 根节点 -> 右子树。利用这两个遍历序列,可以确定每个节点在树中的相对位置,从而构建出完整的二叉树。
给定的代码中,首先定义了一个`Node`结构体,用于表示二叉树的节点,包括数据域(`info`),父节点指针(`parent`)以及左右子节点指针(`lchild`和`rchild`)。此外,还定义了一个`Stack`结构体,用于辅助建立二叉树的过程,包含前序遍历结果的指针、中序遍历结果的指针、结点总数和父节点指针。
`myIndex`函数用于在中序遍历序列中找到指定字符的位置,如果找不到则返回-1。这是为了在后续的重建过程中定位父节点在中序遍历序列中的位置。
`createTree`函数是主要的重建二叉树的函数,它接收前序遍历序列、中序遍历序列、结点总数和父节点指针作为参数。它使用一个栈来辅助实现,栈中的元素包含了前序序列、中序序列的指针以及当前处理的节点的父节点。算法的核心思路是:
1. 当结点数不为0时,进入重建过程。
2. 找到前序遍历序列的第一个元素,即当前结点的值。
3. 在中序遍历序列中找到该元素的位置,确定左子树和右子树的分界。
4. 分别处理左子树和右子树,直到所有结点都被处理,即树完全建立。
在这个过程中,`createTree`函数会不断地将子问题压入栈中,然后根据栈顶元素的状态决定是创建新节点还是回溯到父节点。当树完全建立,栈为空且所有结点都被处理时,函数返回构建好的树的根节点。
重建二叉树的过程涉及递归或迭代的思想,本例使用了迭代的方法。这种算法的复杂度为O(n),因为每个节点只被访问一次。通过这种方法,可以有效地从给定的两个遍历序列恢复出原始的二叉树结构。
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