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4.1 KiB
C++
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#include <stdio.h>
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int inf = 1000;
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typedef struct
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int weight; // 结点权值
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int parent, lchild, rchild; // 结点的双亲、左孩子、右孩子的下标
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char ch; // 字符
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} HTNode, *HuffmanTree;
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// 查找
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int Find(HuffmanTree HT, int n)
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{
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int min = 0;
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for (int i = 1; i <= n; i++)
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{
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if (HT[i].weight < HT[min].weight && HT[i].parent == 0)
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min = i;
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}
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return min;
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}
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// 选择
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void select(HuffmanTree HT, int n, int &s1, int &s2) // 传入参数n=k-1
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{
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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
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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)
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s2 = Find(HT, n);
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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)
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}
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// 构造
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void CreatHuffmanTree(HuffmanTree &HT, int weight[], char c[], int n) // char c[100]; 字母
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{
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if (n <= 1)
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return;
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int m = 2 * n - 1; // 数组存储2n-1个元素
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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
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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#
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{
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// todo list 处理parent 、lchild 、rchild
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HT[i].parent = 0;
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HT[i].lchild = 0;
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HT[i].rchild = 0;
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HT[i].ch = '#';
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}
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HT[0].weight = inf; // int inf = 1000;
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for (int j = 1; j <= n; ++j)
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{
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// todo list //获取 前n个单元中叶子节点的 weight值
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HT[j].weight = weight[j];
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HT[j].ch = c[j]; // 获取 前n个单元中叶子节点的 字符
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}
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for (int k = n + 1; k <= m; ++k) // 合并产生n-1个结点——构造Huffman树
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{
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int s1, s2;
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select(HT, k - 1, s1, s2); // 选择两个需要求和的下标
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// todo list //c、s1,s2分别作为k的左右孩子
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HT[k].lchild = s1;
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HT[k].rchild = s2;
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// todo list //c、k 的权值为左右孩子权值之和
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HT[k].weight = HT[s1].weight + HT[s2].weight;
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}
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}
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// 输出哈夫曼树
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void DisplayHF(HuffmanTree HT, int r)
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{
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printf("%c %d\n", HT[r].ch, HT[r].weight);
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int s1 = HT[r].lchild;
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int s2 = HT[r].rchild;
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if (s1 != 0)
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DisplayHF(HT, s1);
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if (s2 != 0)
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DisplayHF(HT, s2);
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}
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// 输出哈夫曼编码
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void DisplayHFCode(HuffmanTree HT, int r, int arr[], int top)
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{
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int s1 = HT[r].lchild; // 获取当前节点的左孩子索引赋值给s1
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int s2 = HT[r].rchild; // 获取当前节点的右孩子索引赋值给s2
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if (HT[r].lchild != 0)
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{ // 左孩子存在
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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
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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
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}
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if (HT[r].rchild != 0)
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{ // 右孩子存在
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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
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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
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}
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if (HT[r].lchild == 0 && HT[r].rchild == 0)
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{ // 叶子节点
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printf("字符 %c 的编码: ", HT[r].ch); // 打印当前叶子节点对应的字符
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for (int i = 0; i < top; ++i)
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{ // 遍历路径数组arr，从0到top-1
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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
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}
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printf("\n");
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}
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}
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int main()
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HuffmanTree HT;
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int a[100]; // 权值
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char c[100]; // 字母
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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
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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
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printf("请输入七组数据!(字母 权值)\n");
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for (int i = 1; i <= 7; i++)
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{
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scanf("%c %d", &c[i], &a[i]);
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getchar(); // 吸收换行符，避免影响下一次输入
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}
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CreatHuffmanTree(HT, a, c, 7);
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printf("哈夫曼树先序遍历序列为（字母 权值）：\n");
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printf("新生成结点用‘#’标记\n");
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DisplayHF(HT, 7 * 2 - 1); // 根节点下标为2n-1=13
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printf("哈夫曼编码为：\n");
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DisplayHFCode(HT, 7 * 2 - 1, arr, top);
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// 释放动态分配的内存（避免内存泄漏）
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delete[] HT;
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return 0;
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}
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