#include<stdio.h>

int inf = 1000;

typedef  struct{  
   int weight;                    //结点权值
   int parent,lchild,rchild;     //结点的双亲、左孩子、右孩子的下标
   char ch;                     //字符
}HTNode,*HuffmanTree;

//查找
int Find(HuffmanTree HT, int n)
{
int min = 0;
for (int i = 1; i <= n; i++)
{
if (HT[i].weight<HT[min].weight && HT[i].parent == 0)
min = i;
}
return min;
}

//选择
void select(HuffmanTree HT, int n, int &s1, int &s2)  //传入参数n=k-1 
{
s1 = Find(HT, n);   //a、在HT[k](1≤k≤i-1)中选择两个其双亲域为0， 且权值最小的结点，并返回它们在HT中的序号s1和s2
HT[s1].parent = n + 1;  //b、得到新结点n + 1，从森林中删除s1,s2，将s1,s2的双亲域由0改为k (即n+1)
s2 = Find(HT, n);
HT[s2].parent = n + 1;  //b、得到新结点n + 1，从森林中删除s1,s2，将s1,s2的双亲域由0改为k (即n+1)
} 

//构造
void CreatHuffmanTree (HuffmanTree &HT, int weight[], char c[], int n)  //char c[100];  字母
{
if(n<=1) return;
int m = 2 * n - 1;   //数组存储2n-1个元素
HT=new HTNode[m+1];  //0号单元未用，所以需要开辟m+1个单元，HT[m]表示根结点   
for (int i = 1; i <= m; ++i)   //将2n-1个元素的lch、 rch、 parent初始化为0, ch字符全部初始化为# 
{
//todo list 处理parent 、lchild 、rchild 
HT[i].parent = 0;
HT[i].lchild = 0;
HT[i].rchild = 0;
HT[i].ch = '#';
}
HT[0].weight = inf;   //int inf = 1000;

for (int j = 1; j <= n; ++j)    
{
//todo list   //获取 前n个单元中叶子节点的 weight值
HT[j].weight = weight[j];
HT[j].ch = c[j];   //获取 前n个单元中叶子节点的 字符 
}
for (int k = n + 1; k <= m; ++k)   //合并产生n-1个结点——构造Huffman树
{
int s1, s2;
select(HT, k - 1, s1, s2);    //选择两个需要求和的下标
//todo list         //c、s1,s2分别作为k的左右孩子
HT[k].lchild = s1;
HT[k].rchild = s2;
//todo list         //c、k 的权值为左右孩子权值之和
HT[k].weight = HT[s1].weight + HT[s2].weight;
}
}

//输出哈夫曼树
void DisplayHF(HuffmanTree HT, int r)
{
printf("%c %d\n",HT[r].ch,HT[r].weight);

int s1 = HT[r].lchild;
int s2 = HT[r].rchild;
if (s1 != 0)
DisplayHF(HT, s1);
if (s2 != 0)
DisplayHF(HT, s2);
}

//输出哈夫曼编码
void DisplayHFCode(HuffmanTree HT, int r,int arr[], int top)
{
int s1 = HT[r].lchild;   // 获取当前节点的左孩子索引赋值给s1
int s2 = HT[r].rchild;  // 获取当前节点的右孩子索引赋值给s2

    if (HT[r].lchild != 0) {  //左孩子存在 
        arr[top] = 0;  // 在路径数组arr的当前位置top存入0，表示走向左孩子
        DisplayHFCode(HT, s1, arr, top + 1);  // 递归调用DisplayHFCode函数，处理左孩子节点，同时top加1
    }
    if (HT[r].rchild != 0) { //右孩子存在
        arr[top] = 1;  // 在路径数组arr的当前位置top存入1，表示走向右孩子
        DisplayHFCode(HT, s2, arr, top + 1);  // 递归调用DisplayHFCode函数，处理右孩子节点，同时top加1
    }
    if (HT[r].lchild==0 && HT[r].rchild==0) {  //叶子节点 
        printf("字符 %c 的编码: ", HT[r].ch);  // 打印当前叶子节点对应的字符
        for (int i = 0; i < top; ++i) {        // 遍历路径数组arr，从0到top-1
            printf("%d", arr[i]);             // 打印路径数组中的每个元素，即字符的哈夫曼编码
        }
        printf("\n");
    }
}

int main()
{
HuffmanTree HT;
int  a[100];  //权值
char c[100];  //字母
int arr[100];  //arr:用于存储从根结点到当前结点的路径上的0和1的数组
int top = 0;  //top: arr数组的当前索引，表示已经存储到的路径的长度

printf("请输入七组数据!(字母 权值)\n");
for (int i = 1; i <= 7; i++) {
scanf("%c %d",&c[i],&a[i]);
getchar();
}
CreatHuffmanTree (HT, a, c, 7);
printf("哈夫曼树先序遍历序列为（字母 权值）：\n");
printf("新生成结点用‘#’标记\n");
DisplayHF(HT, 7 * 2 - 1);

printf("哈夫曼编码为：\n");
DisplayHFCode(HT,7 * 2 - 1, arr, top);

// 释放动态分配的内存（补充内存释放，避免内存泄漏，不影响原有逻辑）
delete[] HT;
return 0;
}
