数据结构与算法:哈夫曼树(源码)!

简介:

 

复制代码
#include < iostream >  
#define  MAXVALUE 100000
using   namespace  std;
const   int  n = 4 ; // 叶子节点个数 
// 构造哈夫曼树结点 
typedef  struct {
int  weight; // 权值 
int  parent; // 父节点 
int  lchild; // 左子树 
int  rchild; // 右子树 
}HNodeType;

HNodeType HFMTree[
2 * n - 1 ]; // 结点数 

// 构造哈夫曼编码数组
typedef  struct {
int  bit[n];
int  start;
}HCodeType;

HCodeType HFMCode[n];
// 创建哈夫曼树 
void  createHFMTree(HNodeType HFMTree[], int  n){
int  m1,x1,m2,x2;
int  i,j;
// 初始化
for (i = 0 ;i < 2 * n - 1 ;i ++ ){
   HFMTree[i].weight
= 0 ;
   HFMTree[i].parent
=- 1 ;
   HFMTree[i].lchild
=- 1 ;
   HFMTree[i].rchild
=- 1 ;
}
cout
<< " 请输入结点权值: " << endl; 
for (i = 0 ;i < n;i ++ ){                
   cin
>> HFMTree[i].weight;
}
for (i = 0 ;i < n - 1 ;i ++ ){
   x1
= x2 = MAXVALUE;
   m1
= m2 = 0 ;
   
for (j = 0 ;j < n + i;j ++ ){
    
if (HFMTree[j].parent ==- 1 && HFMTree[j].weight < x1){
     x2
= x1;
     m2
= m1;
     x1
= HFMTree[j].weight;
     m1
= j;
    }
    
else   if (HFMTree[j].parent ==- 1 && HFMTree[j].weight < x2){
     x2
= HFMTree[j].weight;
     m2
= j;
    }
   }
   HFMTree[m1].parent
= n + i;HFMTree[m2].parent = n + i;
   HFMTree[n
+ i].weight = HFMTree[m1].weight + HFMTree[m2].weight;
   HFMTree[n
+ i].lchild = m1;
   HFMTree[n
+ i].rchild = m2;
}
}
// 转化编码 
void  createHFMCode(HNodeType HFMTree[],HCodeType HFMCode[]){
HCodeType cd;
int  i,j,c,p;
for (i = 0 ;i < n;i ++ ){
   cd.start
= n - 1 ;
   c
= i;
   p
= HFMTree[c].parent;
   
while (p !=- 1 )
   {
    
if (HFMTree[p].lchild == c)cd.bit[cd.start] = 0 ;
    
else  cd.bit[cd.start] = 1 ;
    cd.start
-- ;
    c
= p;
    p
= HFMTree[c].parent;
   }
   
for (j = cd.start + 1 ;j < n;j ++ )
    HFMCode[i].bit[j]
= cd.bit[j];
   HFMCode[i].start
= cd.start + 1 ;
}
}
// 主函数 
int  main()
{
int  i,j;
// 创建树 
createHFMTree(HFMTree,n);
// 转码 
createHFMCode(HFMTree,HFMCode);
cout
<< endl;
for (i = 0 ;i < n;i ++ )
{
   
for (j = HFMCode[i].start;j <= n - 1 ;j ++ )
   {
    cout
<< HFMCode[i].bit[j];
   }
   cout
<< endl;
}
return   0 ;
}
复制代码

 

这个是雏形,下面我们要实现的功能是,输入一个含有N位A,B,C,D四种字母的字符串。

然后转换成只含有0,1的代码串。之所以要使用哈夫曼树是因为哈夫曼树是最优树。根据权值来实现最短编码。

下面是实现自动转码的程序:

 

复制代码
#include < iostream >  
#define  MAXVALUE 100000
using   namespace  std;
const   int  n = 4 ; // 叶子节点个数 
string  l;
int  size;
// 构造哈夫曼树结点 
typedef  struct {
int  weight; // 权值 
int  parent; // 父节点 
int  lchild; // 左子树 
int  rchild; // 右子树 
}HNodeType;

HNodeType HFMTree[
2 * n - 1 ]; // 结点数 

// 构造哈夫曼编码数组
typedef  struct {
int  bit[n];
int  start;
}HCodeType;

HCodeType HFMCode[n];
// 创建哈夫曼树 
void  createHFMTree(HNodeType HFMTree[], int  n){
int  m1,x1,m2,x2;
int  i,j;
// 初始化
for (i = 0 ;i < 2 * n - 1 ;i ++ ){
   HFMTree[i].weight
= 0 ;
   HFMTree[i].parent
=- 1 ;
   HFMTree[i].lchild
=- 1 ;
   HFMTree[i].rchild
=- 1 ;
}
cout
<< " *******************哈夫曼树字符串最优转码程序*********************** " << endl; 
cout
<< " 请输入一个字符串:(只含有A,B,C,D四种字符,输入回车结束) " << endl; 
cin
>> l;
std::
string  str(l);
  size
= str.size();    
  
for ( int  i = 0 ;i < size; ++ i){   
   
if (str.at(i) == ' A ' )HFMTree[ 0 ].weight ++ ;
   
else   if (str.at(i) == ' B ' )HFMTree[ 1 ].weight ++ ;
   
else   if (str.at(i) == ' C ' )HFMTree[ 2 ].weight ++ ;
   
else   if (str.at(i) == ' D ' )HFMTree[ 3 ].weight ++ ;
   
else
   cout
<< " 输入有误! " << endl;
   
break ;
   }
}

for (i = 0 ;i < n - 1 ;i ++ ){
   x1
= x2 = MAXVALUE;
   m1
= m2 = 0 ;
   
for (j = 0 ;j < n + i;j ++ ){
    
if (HFMTree[j].parent ==- 1 && HFMTree[j].weight < x1){
     x2
= x1;
     m2
= m1;
     x1
= HFMTree[j].weight;
     m1
= j;
    }
    
else   if (HFMTree[j].parent ==- 1 && HFMTree[j].weight < x2){
     x2
= HFMTree[j].weight;
     m2
= j;
    }
   }
   HFMTree[m1].parent
= n + i;HFMTree[m2].parent = n + i;
   HFMTree[n
+ i].weight = HFMTree[m1].weight + HFMTree[m2].weight;
   HFMTree[n
+ i].lchild = m1;
   HFMTree[n
+ i].rchild = m2;
}
}
// 转化编码 
void  createHFMCode(HNodeType HFMTree[],HCodeType HFMCode[]){
HCodeType cd;
int  i,j,c,p;
for (i = 0 ;i < n;i ++ ){
   cd.start
= n - 1 ;
   c
= i;
   p
= HFMTree[c].parent;
   
while (p !=- 1 )
   {
    
if (HFMTree[p].lchild == c)cd.bit[cd.start] = 0 ;
    
else  cd.bit[cd.start] = 1 ;
    cd.start
-- ;
    c
= p;
    p
= HFMTree[c].parent;
   }
   
for (j = cd.start + 1 ;j < n;j ++ )
    HFMCode[i].bit[j]
= cd.bit[j];
   HFMCode[i].start
= cd.start + 1 ;
}
}
// 主函数 
int  main()
{
int  i,j;
// 创建树 
createHFMTree(HFMTree,n);
// 转码 
createHFMCode(HFMTree,HFMCode);
cout
<< endl;
int  k = 65 ;
for (i = 0 ;i < n;i ++ )
{
   cout
<< ( char )k << " 的编码: " ;
   
for (j = HFMCode[i].start;j <= n - 1 ;j ++ )
   {
    cout
<< HFMCode[i].bit[j];
   }
   k
++ ;
   cout
<< endl;
}
cout
<< " 转码后的字符串为: " << endl;
std::
string  str(l);
  size
= str.size();    
  
for ( int  i = 0 ;i < size; ++ i){   
   
if (str.at(i) == ' A ' ){
   
for (j = HFMCode[ 0 ].start;j <= n - 1 ;j ++ )
   cout
<< HFMCode[ 0 ].bit[j];
   }
   
else   if (str.at(i) == ' B ' ){
   
for (j = HFMCode[ 1 ].start;j <= n - 1 ;j ++ )
   cout
<< HFMCode[ 1 ].bit[j];
   }
   
else   if (str.at(i) == ' C ' ){
   
for (j = HFMCode[ 2 ].start;j <= n - 1 ;j ++ )
   cout
<< HFMCode[ 2 ].bit[j];
   }
   
else   if (str.at(i) == ' D ' ){
   
for (j = HFMCode[ 3 ].start;j <= n - 1 ;j ++ )
   cout
<< HFMCode[ 3 ].bit[j];
   }
   
else
   cout
<< " 输入有误! " << endl;
   
break ;
   }
}
return   0 ;
}
复制代码

 

程序本机测试通过,可以放心运行!


本文转自施杨博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/shiyangxt/archive/2008/12/05/1348174.html,如需转载请自行联系原作者

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