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瑞_力扣LeetCode_二叉树相关题

article 2024/11/17 21:30:17

文章目录

    • 说明
    • 题目 144. 二叉树的前序遍历
      • 题解
    • 题目 94. 二叉树的中序遍历
      • 题解
    • 题目 145. 二叉树的后序遍历
      • 题解
    • 题目 105. 从前序与中序遍历序列构造二叉树
      • 题解
    • 题目 106. 从中序与后序遍历序列构造二叉树
      • 题解

🙊 前言：本文章为瑞_系列专栏之《刷题》的力扣LeetCode系列，主要以力扣LeetCode网的题进行解析与分享。本文仅供大家交流、学习及研究使用，禁止用于商业用途，违者必究！

在这里插入图片描述

说明

  本文主要是配合《瑞_数据结构与算法_二叉树》对二叉树的知识进行提升和拓展

题目 144. 二叉树的前序遍历

  原题链接：Leetcode144. 二叉树的前序遍历

  给你二叉树的根节点 root ，返回它节点值的前序遍历。

  示例 1：

在这里插入图片描述

输入：root = [1,null,2,3]
输出：[1,2,3]

  示例 2：

输入：root = []
输出：[]

  示例 3：

输入：root = [1]
输出：[1]

  示例 4：

在这里插入图片描述

输入：root = [1,2]
输出：[1,2]

  示例 5：

在这里插入图片描述

输入：root = [1,null,2]
输出：[1,2]

  提示：

  • 树中节点数目在范围 [0, 100] 内
  • -100 <= Node.val <= 100

  进阶：递归算法很简单，你可以通过迭代算法完成吗？

题解

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
		/*
         * 栈
         */
        LinkedList<TreeNode> stack = new LinkedList<>();

        /*
         * 代表当前节点
         */
        TreeNode current = root;
        /*
         * 最近一次弹栈的元素
         */
        TreeNode pop = null;

        List<Integer> result = new ArrayList<>();
        while (!stack.isEmpty() || current != null) {
            if (current != null) {
                stack.push(current);
                // 待处理左子树
                result.add(current.val);
                current = current.left;
            } else {
                TreeNode peek = stack.peek();
                // 没有右子树
                if (peek.right == null) {
                    // 获取最近一次弹栈的元素
                    pop = stack.pop();
                }
                // 右子树处理完成
                else if (peek.right == pop) {
                    // 获取最近一次弹栈的元素
                    pop = stack.pop();
                }
                // 待处理右子树
                else {
                    current = peek.right;
                }
            }
        }
        return result;
    }
}

题目 94. 二叉树的中序遍历

  原题链接：Leetcode94. 二叉树的中序遍历

  给定一个二叉树的根节点 root ，返回 它的中序遍历 。

  示例 1：

在这里插入图片描述

输入：root = [1,null,2,3]
输出：[1,3,2]

  示例 2：

输入：root = []
输出：[]

  示例 3：

输入：root = [1]
输出：[1]

  提示：

  • 树中节点数目在范围 [0, 100] 内
  • -100 <= Node.val <= 100

  进阶: 递归算法很简单，你可以通过迭代算法完成吗？

题解

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
        /*
         * 栈
         */
        LinkedList<TreeNode> stack = new LinkedList<>();

        /*
         * 代表当前节点
         */
        TreeNode current = root;
        /*
         * 最近一次弹栈的元素
         */
        TreeNode pop = null;

        List<Integer> result = new ArrayList<>();
        while (!stack.isEmpty() || current != null) {
            if (current != null) {
                stack.push(current);
                // 待处理左子树
                current = current.left;
            } else {
                TreeNode peek = stack.peek();
                // 没有右子树
                if (peek.right == null) {
                    result.add(peek.val);
                    // 获取最近一次弹栈的元素
                    pop = stack.pop();
                }
                // 右子树处理完成
                else if (peek.right == pop) {
                    // 获取最近一次弹栈的元素
                    pop = stack.pop();
                }
                // 待处理右子树
                else {
                    result.add(peek.val);
                    current = peek.right;
                }
            }
        }
        return result;
    }
}

题目 145. 二叉树的后序遍历

  原题链接：Leetcode145. 二叉树的后序遍历

  示例 1：
在这里插入图片描述

输入：root = [1,null,2,3]
输出：[3,2,1]

  示例 2：

输入：root = []
输出：[]

  示例 3：

输入：root = [1]
输出：[1]

  说明：

  • 树中节点的数目在范围 [0, 100] 内
  • -100 <= Node.val <= 100

  进阶：递归算法很简单，你可以通过迭代算法完成吗？

题解

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
        /*
         * 栈
         */
        LinkedList<TreeNode> stack = new LinkedList<>();
        /*
         * 代表当前节点
         */
        TreeNode current = root;
        /*
         * 最近一次弹栈的元素
         */
        TreeNode pop = null;

        List<Integer> result = new ArrayList<>();
        while (!stack.isEmpty() || current != null) {
            if (current != null) {
                stack.push(current);
                // 待处理左子树
                current = current.left;
            } else {
                TreeNode peek = stack.peek();
                // 没有右子树
                if (peek.right == null) {
                    // 获取最近一次弹栈的元素
                    pop = stack.pop();
                    result.add(pop.val);
                }
                // 右子树处理完成
                else if (peek.right == pop) {
                    // 获取最近一次弹栈的元素
                    pop = stack.pop();
                    result.add(pop.val);
                }
                // 待处理右子树
                else {
                    current = peek.right;
                }
            }
        }
        return result;
    }
}

题目 105. 从前序与中序遍历序列构造二叉树

  原题链接：Leetcode105. 从前序与中序遍历序列构造二叉树

  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:

在这里插入图片描述

	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

题解

  思路

	1. 前序遍历（preorder）的第一个值肯定是根节点。通过preorder寻找根节点。
	2. 中序遍历（inorder）在根节点之前的值是根节点的左子树部分，而之后的值是根节点的右子树部分。通过inorder区分左右子树部分。
	3. 通过循环inorder使用根节点确定中序遍历的左右子树部分、前序遍历的左右子树部分。
	4. 根据1.2.3.继续分为子问题，递归解决。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public TreeNode buildTree(int[] preOrder, int[] inOrder) {
        if (preOrder.length == 0) {
            return null;
        }
        // 创建根节点
        int rootValue = preOrder[0];
        TreeNode root = new TreeNode(rootValue);
        // 区分左右子树
        for (int i = 0; i < inOrder.length; i++) {
            if (inOrder[i] == rootValue) {
                // 0 ~ i-1 左子树
                // i+1 ~ inOrder.length -1 右子树
                int[] inLeft = Arrays.copyOfRange(inOrder, 0, i); 
                int[] inRight = Arrays.copyOfRange(inOrder, i + 1, inOrder.length); 

                int[] preLeft = Arrays.copyOfRange(preOrder, 1, i + 1);
                int[] preRight = Arrays.copyOfRange(preOrder, i + 1, preOrder.length); 

                root.left = buildTree(preLeft, inLeft); 
                root.right = buildTree(preRight, inRight); 
                break;
            }
        }
        return root;
    }
}

瑞：可以使用HashMap优化，以及新数组可以通过索引坐标参数传递优化。具体可见本系列HashMap章节（后续更新）

题目 106. 从中序与后序遍历序列构造二叉树

  原题链接：Leetcode106. 从中序与后序遍历序列构造二叉树

  给定两个整数数组 inorder 和 postorder ，其中 inorder 是二叉树的中序遍历， postorder 是同一棵树的后序遍历，请你构造并返回这颗 二叉树 。

  示例1：

在这里插入图片描述

	输入：inorder = [9,3,15,20,7], postorder = [9,15,7,20,3]
	输出：[3,9,20,null,null,15,7]

  示例2：

	输入：inorder = [-1], postorder = [-1]
	输出：[-1]

  提示:

  • 1 <= inorder.length <= 3000
  • postorder.length == inorder.length
  • -3000 <= inorder[i], postorder[i] <= 3000
  • inorder 和 postorder 都由 不同 的值组成
  • postorder 中每一个值都在 inorder 中
  • inorder 保证是树的中序遍历
  • postorder 保证是树的后序遍历

题解

  思路

	1. 后序遍历（postorder）的最后一个元素就是根节点。通过postorder寻找根节点。
	2. 中序遍历（inorder）在根节点之前的值是根节点的左子树部分，而之后的值是根节点的右子树部分。通过inorder区分左右子树部分。
	3. 通过循环inorder使用根节点确定中序遍历的左右子树部分、后序遍历的左右子树部分。
	4. 根据1.2.3.继续分为子问题，递归解决。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public TreeNode buildTree(int[] inOrder, int[] postOrder) {
        if (inOrder.length == 0) {
            return null;
        }
        // 根
        int rootValue = postOrder[postOrder.length - 1];
        TreeNode root = new TreeNode(rootValue);
        // 切分左右子树
        for (int i = 0; i < inOrder.length; i++) {
            if (inOrder[i] == rootValue) {
                int[] inLeft = Arrays.copyOfRange(inOrder, 0, i);
                int[] inRight = Arrays.copyOfRange(inOrder, i + 1, inOrder.length);

                int[] postLeft = Arrays.copyOfRange(postOrder, 0, i);
                int[] postRight = Arrays.copyOfRange(postOrder, i, postOrder.length - 1);

                root.left = buildTree(inLeft, postLeft);
                root.right = buildTree(inRight, postRight);
                break;
            }
        }
        return root;
    }
}


本文是博主的粗浅理解，可能存在一些错误或不完善之处，如有遗漏或错误欢迎各位补充，谢谢

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