已知二叉樹的前序遍歷和中序遍歷,如何得到它的后序遍歷?

在前文數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):二叉樹的原理及java實(shí)現(xiàn)中,我們已經(jīng)了解了二叉樹的原理及二叉樹的三種遍歷方式,假設(shè)父節(jié)點(diǎn)是N,左節(jié)點(diǎn)是L,右節(jié)點(diǎn)是R:

  • 前序遍歷 N->L->R
  • 中序遍歷 L->N->R
  • 后序遍歷 L->R->N

對于下面的二叉樹,遍歷結(jié)果分別為


  • 前序遍歷:ABDECF
  • 中序遍歷:DBEACF
  • 后序遍歷:DEBFCA

已知二叉樹的前序遍歷和中序遍歷,如何得到它的后序遍歷

其實(shí),只要知道其中任意兩種遍歷的順序,我們就可以推斷出剩下的一種遍歷方式的順序,這里我們只是以:知道前序遍歷和中序遍歷,推斷后序遍歷作為例子,其他組合方式原理是一樣的。要完成這個(gè)任務(wù),我們首先要利用以下幾個(gè)特性:

  • 特性A,對于前序遍歷,第一個(gè)肯定是根節(jié)點(diǎn);
  • 特性B,對于后序遍歷,最后一個(gè)肯定是根節(jié)點(diǎn);
  • 特性C,利用前序或后序遍歷,確定根節(jié)點(diǎn),在中序遍歷中,根節(jié)點(diǎn)的兩邊就可以分出左子樹和右子樹;
  • 特性D,對左子樹和右子樹分別做前面3點(diǎn)的分析和拆分,相當(dāng)于做遞歸,我們就可以重建出完整的二叉樹;

我們以一個(gè)例子做一下這個(gè)過程,假設(shè):

  • 前序遍歷的順序是: CABGHEDF
  • 中序遍歷的順序是: GHBACDEF
  1. 我們根據(jù)特性A,可以得知根節(jié)點(diǎn)是C,然后,根據(jù)特性C,我們知道左子樹是:GHBA,右子樹是:DEF。
        C
     /     \
GHBA   DEF
  • 取出左子樹,左子樹的前序遍歷是:ABGH,中序遍歷是:GHBA,根據(jù)特性A和C,得出左子樹的父節(jié)點(diǎn)是A,并且A沒有右子樹。
        C
      /    \
     A    DEF
    /
GBH
  • 使用同樣的方法,前序是BGH,中序是GHB,得出父節(jié)點(diǎn)是B,G和H分別是左右節(jié)點(diǎn)。
          C
        /    \
       A    DEF
      /
     B
   /    \
G      H
  • 回到右子樹,它的前序是EDF,中序是DEF,依然根據(jù)特性A和C,得出父節(jié)點(diǎn)是E,左右節(jié)點(diǎn)是D和F。
             C
         /        \
        A           E
      /           /    \
     B           D      F
   /    \
G      H

到此,我們得到了這棵完整的二叉樹,因此,它的后序遍歷就是:GHBADFEC。

程序?qū)崿F(xiàn)

下面我們使用程序來實(shí)現(xiàn)根據(jù)前序遍歷和中序遍歷得到后續(xù)遍歷。
首先我們需要建立節(jié)點(diǎn)的實(shí)體類

/**
 * 二叉樹的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
 */
public class TreeNode {
    private String key = null;
    private String data = null;
    public boolean isVisted = false;
    /**
     * 左兒子節(jié)點(diǎn)
     */
    public TreeNode leftChild = null;
    /**
     * 右兒子節(jié)點(diǎn)
     */
    public TreeNode rightChild = null;

    /**
     * 默認(rèn)構(gòu)造方法
     */
    public TreeNode(){}

    /**
     * @param key  層序編碼
     * @param data 數(shù)據(jù)域
     */
    public TreeNode(String key, String data){
        this.setKey(key);
        this.setData(data);
        this.leftChild = null;
        this.rightChild = null;
    }

    /**
     * 序號
     */
    public String getKey() {
        return key;
    }

    public void setKey(String key) {
        this.key = key;
    }

    /**
     * 值
     */
    public String getData() {
        return data;
    }

    public void setData(String data) {
        this.data = data;
    }
}

具體實(shí)現(xiàn)代碼

/**
 * 給出前序遍歷和終須遍歷,求得二叉樹及后續(xù)遍歷
 * Created by sschen on 17/5/2.
 *
 * 前序遍歷    N->L->R
 * 中序遍歷    L->N->R
 * 后序遍歷    L->R->N
 *
 * 特性A,對于前序遍歷,第一個(gè)肯定是根節(jié)點(diǎn);
 * 特性B,對于后序遍歷,最后一個(gè)肯定是根節(jié)點(diǎn);
 * 特性C,利用前序或后序遍歷,確定根節(jié)點(diǎn),在中序遍歷中,根節(jié)點(diǎn)的兩邊就可以分出左子樹和右子樹;
 * 特性D,對左子樹和右子樹分別做前面3點(diǎn)的分析和拆分,相當(dāng)于做遞歸,我們就可以重建出完整的二叉樹;
 */
public class BinaryTreeFind {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         *             A
         *          /        \
         *        B           C
         *      /     \          \
         *     D       E          F
         *   /        /  \           \
         *  G        H    I            J
         *   \      /
         *    K    L
         *
         * 前序遍歷: ABDGKEHLICFJ
         * 中序遍歷; GKDBLHEIACFJ
         * 后續(xù)遍歷: KGDLHIEBJFCA
         */

        String pr = "ABDGKEHLICFJ";
        String in = "GKDBLHEIACFJ";

        TreeNode node = GetTree(pr, in, "root");
        postOrder(node);
    }

    /**
     * 遞歸計(jì)算節(jié)點(diǎn)列表
     * @param pr 前序遍歷字符串
     * @param in 中序遍歷字符串
     * @param index 層級序號
     * @return 節(jié)點(diǎn)
     */
    private static TreeNode GetTree(String pr, String in, String index){
        if (pr == "" || in == "") {//如果字符串為空直接返回空值
            return null;
        }
        //前序遍歷的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)必然是該段根節(jié)點(diǎn)
        String firstNodeValue = pr.substring(0, 1);
        TreeNode node = new TreeNode(index, firstNodeValue);

        if (in.length() == 1) {//中序遍歷沒有節(jié)點(diǎn)了,直接返回自身
            return node;
        }

        //得到跟節(jié)點(diǎn)在中序遍歷中的位置
        int iLeftLength = in.indexOf(firstNodeValue);


        if (iLeftLength == 0) {//已經(jīng)是中序遍歷的第一個(gè)元素,則代表沒有左兒子
            node.leftChild = null;
        }
        else {
            node.leftChild = GetTree(pr.substring(1, iLeftLength + 1), in.substring(0, iLeftLength),index + "-L");
        }
        if (iLeftLength == in.length() - 1) {//已經(jīng)是中序遍歷的最后一個(gè)節(jié)點(diǎn),代表沒有右兒子
            node.rightChild = null;
        }
        else {
            node.rightChild = GetTree(pr.substring(iLeftLength + 1), in.substring(iLeftLength + 1),index + "-R");
        }
        return node;
    }

    /**
     * 對二叉樹進(jìn)行后續(xù)遍歷
     * @param subTree 二叉樹
     */
    public static void postOrder(TreeNode subTree) {
        if (subTree != null) {
            postOrder(subTree.leftChild);
            postOrder(subTree.rightChild);
            visted(subTree);
        }
    }

    public static void visted(TreeNode subTree){
        subTree.isVisted=true;
        System.out.println("key:" + subTree.getKey() + "--name:" + subTree.getData());;
    }
}

執(zhí)行結(jié)果為:

key:root-L-L-L-R--name:K
key:root-L-L-L--name:G
key:root-L-L--name:D
key:root-L-R-L-L--name:L
key:root-L-R-L--name:H
key:root-L-R-R--name:I
key:root-L-R--name:E
key:root-L--name:B
key:root-R-R-R--name:J
key:root-R-R--name:F
key:root-R--name:C
key:root--name:A

參考:
已知二叉樹的前序遍歷和中序遍歷,如何得到它的后序遍歷?

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