安全ノートは顔の質問を提供して証明するために7 ----バイナリツリーを再構築

タイトル：バイナリツリーが再構築の先行順走査でバイナリツリーの先行順走査で結果を入力します。仮定結果先行順走査順序と重複する数字の入力は無料です。例えば、入力された先行順走査シーケンス{1、2、4、7、3、5、6、8}、および先行順シーケンス{4,7、2、1、53、8、6}、以下再建そのヘッドノードに示すバイナリツリーを出力します。次のように定義されたノードのバイナリツリー：

struct BinaryTreeNode{
    int m_nValue;
    BinaryTreeNode* m_pLeft;
    BinaryTreeNode* m_pRight;
};
//              1
//           /     \
//          2       3  
//         /       / \
//        4       5   6
//         \         /
//          7       8

テストケース：

• 通常のバイナリツリー（完全2分木ではなく、完全なバイナリツリー）。
• 特別なバイナリツリー（すべてのノードは、バイナリツリーのない右の子を持っていません。すべてのノードは、バイナリツリーの子ノードを残していない、バイナリツリーのノードを1つだけ）。
• 特別なテスト入力（nullptr二分木のルートポインタ、入力プリアンブルシーケンス先行順走査シーケンスが一致しません）。

テストコード：

void Test(char* testName, int* preorder, int* inorder, int length)
{
    if(testName != nullptr)
        printf("%s begins:\n", testName);
    printf("The preorder sequence is: ");
    for(int i = 0; i < length; ++ i)
        printf("%d ", preorder[i]);
    printf("\n");
    printf("The inorder sequence is: ");
    for(int i = 0; i < length; ++ i)
        printf("%d ", inorder[i]);
    printf("\n");
    try
    {
        BinaryTreeNode* root = Construct(preorder, inorder, length);
        PrintTree(root);
        DestroyTree(root);
    }
    catch(std::exception& exception)
    {
        printf("Invalid Input.\n");
    }
}

// 普通二叉树
//              1
//           /     \
//          2       3  
//         /       / \
//        4       5   6
//         \         /
//          7       8
void Test1()
{
    const int length = 8;
    int preorder[length] = {1, 2, 4, 7, 3, 5, 6, 8};
    int inorder[length] = {4, 7, 2, 1, 5, 3, 8, 6};
    Test("Test1", preorder, inorder, length);
}

// 所有结点都没有右子结点
//            1
//           / 
//          2   
//         / 
//        3 
//       /
//      4
//     /
//    5
void Test2()
{
    const int length = 5;
    int preorder[length] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int inorder[length] = {5, 4, 3, 2, 1};
    Test("Test2", preorder, inorder, length);
}

// 所有结点都没有左子结点
//            1
//             \ 
//              2   
//               \ 
//                3 
//                 \
//                  4
//                   \
//                    5
void Test3()
{
    const int length = 5;
    int preorder[length] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int inorder[length] = {1, 2, 3, 4, 5};
    Test("Test3", preorder, inorder, length);
}

// 树中只有一个结点
void Test4()
{
    const int length = 1;
    int preorder[length] = {1};
    int inorder[length] = {1};
    Test("Test4", preorder, inorder, length);
}

// 完全二叉树
//              1
//           /     \
//          2       3  
//         / \     / \
//        4   5   6   7
void Test5()
{
    const int length = 7;
    int preorder[length] = {1, 2, 4, 5, 3, 6, 7};
    int inorder[length] = {4, 2, 5, 1, 6, 3, 7};
    Test("Test5", preorder, inorder, length);
}

// 输入空指针
void Test6()
{
    Test("Test6", nullptr, nullptr, 0);
}

// 输入的两个序列不匹配
void Test7()
{
    const int length = 7;
    int preorder[length] = {1, 2, 4, 5, 3, 6, 7};
    int inorder[length] = {4, 2, 8, 1, 6, 3, 7};
    Test("Test7: for unmatched input", preorder, inorder, length);
}

この質問のテストサイト：

• 前順走査及び横断中のバイナリツリーの理解度テストの候補。可能性のある候補の深い理解を持っている唯一の異なるバイナリツリートラバーサルアルゴリズムは、分割トラバーサル順序で右の子に対応する配列を残しました。
• 候補解析の複雑な問題を検討する機能。私たちは大きな問題は、バイナリ構造二つの小さな左の問題と右のサブツリーに分かれて構築します。私たちは、小さな問題を発見し、本質的に大きな問題は同じであるため、再帰的に解決することができます。

実装コード：

/*********************************BinaryTree.h************************************/
struct BinaryTreeNode 
{
    int                    m_nValue; 
    BinaryTreeNode*        m_pLeft;  
    BinaryTreeNode*        m_pRight; 
};

BinaryTreeNode* CreateBinaryTreeNode(int value);
void ConnectTreeNodes(BinaryTreeNode* pParent, BinaryTreeNode* pLeft, BinaryTreeNode* pRight);
void PrintTreeNode(const BinaryTreeNode* pNode);
void PrintTree(const BinaryTreeNode* pRoot);
void DestroyTree(BinaryTreeNode* pRoot);

/*********************************BinaryTree.cpp************************************/
#include <cstdio>
#include "BinaryTree.h"

BinaryTreeNode* CreateBinaryTreeNode(int value)
{
    BinaryTreeNode* pNode = new BinaryTreeNode();
    pNode->m_nValue = value;
    pNode->m_pLeft = nullptr;
    pNode->m_pRight = nullptr;
    return pNode;
}

void ConnectTreeNodes(BinaryTreeNode* pParent, BinaryTreeNode* pLeft, BinaryTreeNode* pRight)
{
    if(pParent != nullptr)
    {
        pParent->m_pLeft = pLeft;
        pParent->m_pRight = pRight;
    }
}

void PrintTreeNode(const BinaryTreeNode* pNode)
{
    if(pNode != nullptr)
    {
        printf("value of this node is: %d\n", pNode->m_nValue);

        if(pNode->m_pLeft != nullptr)
            printf("value of its left child is: %d.\n", pNode->m_pLeft->m_nValue);
        else
            printf("left child is nullptr.\n");

        if(pNode->m_pRight != nullptr)
            printf("value of its right child is: %d.\n", pNode->m_pRight->m_nValue);
        else
            printf("right child is nullptr.\n");
    }
    else
    {
        printf("this node is nullptr.\n");
    }
    printf("\n");
}

void PrintTree(const BinaryTreeNode* pRoot)
{
    PrintTreeNode(pRoot);

    if(pRoot != nullptr)
    {
        if(pRoot->m_pLeft != nullptr)
            PrintTree(pRoot->m_pLeft);
        if(pRoot->m_pRight != nullptr)
            PrintTree(pRoot->m_pRight);
    }
}

void DestroyTree(BinaryTreeNode* pRoot)
{
    if(pRoot != nullptr)
    {
        BinaryTreeNode* pLeft = pRoot->m_pLeft;
        BinaryTreeNode* pRight = pRoot->m_pRight;
        delete pRoot;
        pRoot = nullptr;
        DestroyTree(pLeft);
        DestroyTree(pRight);
    }
}

/*********************************ConstructBinaryTree.cpp************************************/
#include "..\Utilities\BinaryTree.h"
#include <exception>
#include <cstdio>

BinaryTreeNode* ConstructCore(int* startPreorder, int* endPreorder, int* startInorder, int* endInorder);

BinaryTreeNode* Construct(int* preorder, int* inorder, int length)
{
    if(preorder == nullptr || inorder == nullptr || length <= 0)
        return nullptr;
    return ConstructCore(preorder, preorder + length - 1,
        inorder, inorder + length - 1);
}

BinaryTreeNode* ConstructCore
(
    int* startPreorder, int* endPreorder, 
    int* startInorder, int* endInorder
)
{
    // 前序遍历序列的第一个数字是根结点的值
    int rootValue = startPreorder[0];
    BinaryTreeNode* root = new BinaryTreeNode();
    root->m_nValue = rootValue;
    root->m_pLeft = root->m_pRight = nullptr;

    if(startPreorder == endPreorder)
    {
        if(startInorder == endInorder && *startPreorder == *startInorder)
            return root;
        else
            throw std::exception("Invalid input.");
    }

    // 在中序遍历中找到根结点的值
    int* rootInorder = startInorder;
    while(rootInorder <= endInorder && *rootInorder != rootValue)
        ++ rootInorder;
    if(rootInorder == endInorder && *rootInorder != rootValue)
        throw std::exception("Invalid input.");
    int leftLength = rootInorder - startInorder;
    int* leftPreorderEnd = startPreorder + leftLength;
    if(leftLength > 0)
    {
        // 构建左子树
        root->m_pLeft = ConstructCore(startPreorder + 1, leftPreorderEnd, 
            startInorder, rootInorder - 1);
    }
    if(leftLength < endPreorder - startPreorder)
    {
        // 构建右子树
        root->m_pRight = ConstructCore(leftPreorderEnd + 1, endPreorder,
            rootInorder + 1, endInorder);
    }
    return root;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
    Test1();
    Test2();
    Test3();
    Test4();
    Test5();
    Test6();
    Test7();
    int a;
    scanf("%d", &a);
    return 0;
}