二叉树中已知先序和中序,请画出这颗二叉树
了解什么是前序遍历,中序遍历,后序遍历
先看先序序列,A是第一个,所以A为根节点;
继续先序序列,下一个是B,但不知道B在A左边还是右边,所以要看中序序列,发现B在A左边,所以B是A的左孩子;
继续看先序序列,下一个是D,然后对照中序序列,发现D在A左边,同时在B右边,所以D是B右孩子;
依此类推
首先是他们的定义
前序遍历:先访问根节点,再访问左子树,最后访问右子树,即根-左-右。
中序遍历:先访问左子树,再访问根节点,最后访问右子树,即左-根-右。
后序遍历:先访问左子树,再访问右子树,最后访问根节点,即左-右-根。
前序遍历,记住口诀:根左右
中序遍历,记住口诀:左根右
后续遍历,记住口诀:左右根
当我们已知一颗二叉树的前序、中序遍历,或者是中序、后序遍历的结果时,可以重建出该二叉树,而已知前序、后序遍历则无法重建。因此,想要根据二叉树的前序、中序遍历,求得它的后序遍历,只需先将二叉树重建出来,再对其进行后序遍历即可。
问题的关键在于如何根据二叉树的前序、中序遍历重建出二叉树。这里继续以上文的二叉树为例,它的前序遍历为:1 2 4 7 3 5 6 8、中序遍历为:4 7 2 1 5 3 8 6。注意前序遍历的顺序为根左右,因此它的第一个元素(1)即为二叉树的根结点。知道根结点后,在中序遍历的结果中找到它的位置,中序遍历的顺序为左根右,因此在它左侧的结点即为根结点的左子树,在它右侧的结点即为根结点的右子树,对于子树再进行相同的分析即可。完整过程示例如下:
1为根结点,在中序遍历中左侧节点有:4 7 2,为它的左子树、右侧结点有:5 3 8 6,为它的右子树;
对于根结点的左子树4 7 2,前序遍历顺序为2 4 7,因此它的根结点为2,左子树为4 7,无右子树;
对于左子树4 7,前序遍历顺序为4 7,因此它的根结点为4,无左子树,右子树为7;
对于右子树7,它无左右子树,是叶子结点。
对于根结点的右子树5 3 8 6,前序遍历顺序为3 5 6 8,因此它的根结点为3,左子树为5,右子树为8 6;
对于左子树5,它无左右子树,是叶子结点;
对于右子树8 6,前序遍历顺序为6 8,因此它的根结点为6,左子树为8,无右子树;
对于左子树8,它无左右子树,是叶子结点。
利用递归的思路将以上过程用代码实现,示例如下(利用ArrayList比数组更加方便):
public static TreeNode solve(ArrayList<Integer> pre, ArrayList<Integer> vin){
if(pre.isEmpty()) return null;
//得到根结点
int val = pre.get(0);
TreeNode root = new TreeNode(val);
//寻找根结点在中序遍历中的位置
int index = vin.indexOf(val);
//它左侧的为左子树
ArrayList<Integer> l_pre = new ArrayList<>(pre.subList(1,index+1));
ArrayList<Integer> l_vin = new ArrayList<>(vin.subList(0,index));
root.left = solve(l_pre, l_vin);
//它右侧的为右子树
ArrayList<Integer> r_pre = new ArrayList<>(pre.subList(index+1,pre.size()));
ArrayList<Integer> r_vin = new ArrayList<>(vin.subList(index+1,pre.size()));
root.right = solve(r_pre, r_vin);
return root;
}
得到二叉树后,再对其进行后序遍历 :
public static String last_dfs(TreeNode root,StringBuilder s) {
if(root.left!=null) last_dfs(root.left,s);
if(root.right!=null) last_dfs(root.right,s);
//最终输出时用trim()方法去除多余的空格
return s.append(root.val+" ").toString();
}
可以为二叉树添加更多的详细解释,例如先序遍历、中序遍历和后序遍历的具体定义和实现方法。同时,可以提供已知先序和中序的具体数据来更好地帮助理解。
针对最长递增子序列问题,可以给出两种解决方法:动态规划和动态规划与二分查找结合。对于动态规划方法,可以给出详细的思路和代码实现;对于动态规划与二分查找结合的方法,可以同样给出清晰易懂的思路和代码实现,来帮助理解这个问题。
关于二叉树的遍历,以下是三种常见的遍历方式和对应的实现方法:
public void preOrder(TreeNode root) {
if (root != null) {
System.out.print(root.val + " ");
preOrder(root.left);
preOrder(root.right);
}
}
非递归实现:
public void preOrder(TreeNode root) {
if (root == null) {
return;
}
Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
stack.push(root);
while (!stack.isEmpty()) {
TreeNode node = stack.pop();
System.out.print(node.val + " ");
if (node.right != null) {
stack.push(node.right);
}
if (node.left != null) {
stack.push(node.left);
}
}
}
public void inOrder(TreeNode root) {
if (root != null) {
inOrder(root.left);
System.out.print(root.val + " ");
inOrder(root.right);
}
}
非递归实现:
public void inOrder(TreeNode root) {
if (root == null) {
return;
}
Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
TreeNode node = root;
while (node != null || !stack.isEmpty()) {
while (node != null) {
stack.push(node);
node = node.left;
}
node = stack.pop();
System.out.print(node.val + " ");
node = node.right;
}
}
public void postOrder(TreeNode root) {
if (root != null) {
postOrder(root.left);
postOrder(root.right);
System.out.print(root.val + " ");
}
}
非递归实现:
public void postOrder(TreeNode root) {
if (root == null) {
return;
}
Stack<TreeNode> stack1 = new Stack<>();
Stack<TreeNode> stack2 = new Stack<>();
stack1.push(root);
while (!stack1.isEmpty()) {
TreeNode node = stack1.pop();
stack2.push(node);
if (node.left != null) {
stack1.push(node.left);
}
if (node.right != null) {
stack1.push(node.right);
}
}
while (!stack2.isEmpty()) {
System.out.print(stack2.pop().val + " ");
}
}
对于最长递增子序列问题,可以给出动态规划和动态规划与二分查找结合的两种解决方法:
public int maxLengthCSub(int[] nums) {
if (nums == null) {
return 0;
}
int len = nums.length;
if (len == 0 || len == 1) {
return len;
}
int maxLen = 1;
int[] dp = new int[len];
for (int i = 0; i < len; i++) {
dp[i] = 1;
for (int j = 0; j < i; j++) {
if (nums[i] > nums[j]) {
dp[i] = Math.max(dp[i], dp[j] + 1); // 更新dp[i]
maxLen = Math.max(maxLen, dp[i]); // 更新最大值
}
}
}
return maxLen;
}
public int maxLengthCSub(int[] nums) {
if (nums == null) {
return 0;
}
if (nums.length == 0 || nums.length == 1) {
return nums.length;
}
int[] dp = new int[nums.length];
int maxLen = 0;
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
int index = findIndex(dp, maxLen, nums[i]);
dp[index] = nums[i];
if (index == maxLen) {
maxLen++;
}
}
return maxLen;
}
// 二分查找,找到target在nums[0:len-1]的插入位置
public int findIndex(int[] nums, int len, int target) {
if (len == 0) {
return 0;
}
int low = 0;
int high = len;
if (target <= nums[low]) {
return 0;
}
if (target > nums[len - 1]) {
return len;
}
while (low < high) {
int middle = low + (high - low) / 2;
if (target > nums[middle]) // 右边
low = middle + 1;
else
high = middle;
}
return low;
}