哈夫曼树的创建和编码

    xiaoxiao2022-07-07  187

    算法思路:

    以权值分别为W1,W2...Wn的n各结点,构成n棵二叉树T1,T2,...Tn并组成森林F={T1,T2,...Tn},其中每棵二叉树 Ti仅有一个权值为 Wi的根结点; (2) 在F中选取两棵根结点权值最小的树作为左右子树构造一棵新二叉树,并且置新二叉树根结点权值为左右子树上根结点的权值之和(根结点的权值=左右孩子权值之和,叶结点的权值= Wi) (3) 从F中删除这两棵二叉树,同时将新二叉树加入到F中; (4)重复(2)、(3)直到F中只含一棵二叉树为止,这棵二叉树就是Huffman树。

    编码原理: 对于给定的字符集D={d1,d2,…,dn}及其频率分布F={w1,w2,…,wn},用d1,d2,…,dn作为叶结点,w1,w2,…,wn作为结点的权,利用哈夫曼算法构造一棵最优二叉树,将树中每个分支结点的左分支标上"0";右分支标上"1",把从根到每个叶子的路径符号(“0"或"1”)连接起来,作为该叶子的编码。

    程序实现: 首先通过 HuffmanTree() 函数构造哈夫曼树,然后在主函数 main()中, 自底向上开始(也就是从数组序号为零的结点开始)向上层层判断,若在父结点左侧,则置码为 0,若在右侧,则置码为 1,最后输出生成的编码。

    #include <stdio.h> #define MAXBIT 100 #define MAXVALUE 10000 #define MAXLEAF 30 #define MAXNODE MAXLEAF*2 -1 typedef struct { int bit[MAXBIT]; int start; } HCodeType; typedef struct { int weight; int parent; int lchild; int rchild; } HNodeType; //构造一颗哈夫曼树 void HuffmanTree (HNodeType HuffNode[MAXNODE], int n) { int i, j, m1, m2, x1, x2; for (i=0; i<2*n-1; i++) //初始化存放哈夫曼树数组 HuffNode[] 中的结点 { HuffNode[i].weight = 0; HuffNode[i].parent =-1; HuffNode[i].lchild =-1; HuffNode[i].lchild =-1; } for (i=0; i<n; i++) { printf ("输入叶子结点的权值%d: ", i); scanf ("%d", &HuffNode[i].weight); } for (i=0; i<n-1; i++) { m1=m2=MAXVALUE; // m1、m2中存放两个无父结点且结点权值最小的两个结点 x1=x2=0; // 找出所有结点中权值最小、无父结点的两个结点,并合并之为一颗二叉树 for (j=0; j<n+i; j++) { if (HuffNode[j].weight < m1 && HuffNode[j].parent==-1) { m2=m1; x2=x1; m1=HuffNode[j].weight; x1=j; } else if (HuffNode[j].weight < m2 && HuffNode[j].parent==-1) { m2=HuffNode[j].weight; x2=j; } } HuffNode[x1].parent = n+i; HuffNode[x2].parent = n+i; HuffNode[n+i].weight = HuffNode[x1].weight + HuffNode[x2].weight; HuffNode[n+i].lchild = x1; HuffNode[n+i].rchild = x2; } } int main(void) { HNodeType HuffNode[MAXNODE]; // 定义一个结点结构体数组 HCodeType HuffCode[MAXLEAF], cd; int i, j, c, p, n; printf ("请输入 n:\n"); scanf ("%d", &n); HuffmanTree (HuffNode, n); for (i=0; i < n; i++) { cd.start = n-1; c = i; p = HuffNode[c].parent; while (p != -1) // 父结点存在 { if (HuffNode[p].lchild == c) cd.bit[cd.start] = 0; else cd.bit[cd.start] = 1; cd.start--; // 求编码的低一位 c=p; p=HuffNode[c].parent; } for (j=cd.start+1; j<n; j++) { HuffCode[i].bit[j] = cd.bit[j];} HuffCode[i].start = cd.start; } for (i=0; i<n; i++) //输出已保存好的所有存在编码的哈夫曼编码 { printf ("%d 哈夫曼编码是; ", i); for (j=HuffCode[i].start+1; j < n; j++) { printf ("%d", HuffCode[i].bit[j]); } printf ("\n"); } return 0; }

    最新回复(0)