剑指offer4

Posted 2020-10-29 airycode

中序遍历（LDR）是二叉树遍历的一种，也叫做中根遍历、中序周游。在二叉树中，先左后根再右。巧记：左根右。

现在有一个问题，已知二叉树的前序遍历和中序遍历：
PreOrder:         GDAFEMHZ
InOrder:            ADEFGHMZ
我们如何还原这颗二叉树，并求出他的后序遍历？

 

我们基于一个事实：中序遍历一定是 { 左子树中的节点集合 }，root，{ 右子树中的节点集合 }，前序遍历的作用就是找到每颗子树的root位置。

算法1
输入：前序遍历，中序遍历
1、寻找树的root，前序遍历的第一节点G就是root。
2、观察前序遍历GDAFEMHZ，知道了G是root，剩下的节点必然在root的左或右子树中的节点。
3、观察中序遍历ADEFGHMZ。其中root节点G左侧的ADEF必然是root的左子树中的节点，G右侧的HMZ必然是root的右子树中的节点，root不在中序遍历的末尾或开始就说明根节点的两颗子树都不为空。
4、观察左子树ADEF，按照前序遍历的顺序来排序为DAFE，因此左子树的根节点为D，并且A是左子树的左子树中的节点，EF是左子树的右子树中的节点。
5、同样的道理，观察右子树节点HMZ，前序为MHZ，因此右子树的根节点为M，左子节点H，右子节点Z。

观察发现，上面的过程是递归的。先找到当前树的根节点，然后划分为左子树，右子树，然后进入左子树重复上面的过程，然后进入右子树重复上面的过程。最后就可以还原一棵树了：

从而得到PostOrder:       AEFDHZMG
改进：
更进一步说，其实，如果仅仅要求写后续遍历，甚至不要专门占用空间保存还原后的树。只需要用一个数组保存将要得到的后序，就能实现：

算法2
输入：一个保存后序的数组，前序遍历，中序遍历
1、确定根,放在数组末尾
2、确定左子树的索引范围，放在数组中相同索引的位置。
3、确定右子树索引范围，放在数组中对应索引的位置，刚好能放下。
4、用左子树的前序遍历和中序遍历，把后序遍历保存在对应索引的位置
5、用左子树的前序遍历和中序遍历，把后序遍历保存在对应索引的位置

 

引申问题

同样我们可以用中序遍历和后序遍历还原这颗树。

然而，如果是前序遍历和后序遍历，就不能够还原这棵树了，因为无法找到中间点，注意下面这两种情况：

   

两棵树的前序是相同的，两棵树的后序也是相同的。换句话说，如果有一颗子树，它的根节点的一个子树是空树，那么就无法判定那一个子树是空树。

题干：

输入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的遍历的结果都不包含重复的数字。