原题
树与图中等1 种解法

#105从前序与中序遍历序列构造二叉树

根据无重复值二叉树的前序和中序遍历恢复原树。

#二叉树#分治#哈希表

原题

给定两个整数数组 preorderinorder ,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:

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

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解题主线

  1. 前序区间首元素是根,中序根位置决定左右子树大小。
  2. 预建中序索引表可避免每层线性查找。

解法 1:哈希索引与分治

使用中序值到下标的映射,在 O(1) 时间切分左右子树。

  • 时间复杂度: O(n)

  • 空间复杂度: O(n),索引表与递归栈

JAVA
import java.util.*;

class TreeNode {
    int val;
    TreeNode left;
    TreeNode right;

    TreeNode(int val) {
        this.val = val;
    }
}

class Solution {
    public TreeNode buildTree(int[] preorder, int[] inorder) {
        if (preorder.length != inorder.length) {
            throw new IllegalArgumentException("Traversal lengths differ");
        }
        Map<Integer, Integer> index = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < inorder.length; i++) index.put(inorder[i], i);
        return build(preorder, 0, 0, inorder.length - 1, index);
    }

    private TreeNode build(int[] preorder, int preStart, int inLeft,
                           int inRight, Map<Integer, Integer> index) {
        // 中序区间为空时,对应子树为空;preStart 无需继续读取。
        if (inLeft > inRight) return null;
        // 前序区间首元素是当前根,中序位置决定左子树节点数。
        int rootValue = preorder[preStart];
        int pivot = index.get(rootValue);
        int leftSize = pivot - inLeft;
        TreeNode root = new TreeNode(rootValue);
        root.left = build(preorder, preStart + 1, inLeft, pivot - 1, index);
        // 右子树前序起点需跳过根与完整左子树。
        root.right = build(preorder, preStart + leftSize + 1,
                pivot + 1, inRight, index);
        return root;
    }
}

边界与易错点

  • 左右区间长度换算容易出现一位偏差。
  • 两个来源文件的同质递归实现应合并而不是重复计数。

整理来源

由旧仓库源码复核、去重并整理;展示代码已按 Java 21 语义修正明显问题。

  • leetcode/src/main/java/tree/Q105_106_889_buildTree.java
  • leetcode/src/main/java/tree/Q105_tree_pre_in_buildTree.java