算法系列——huffman编码

哈夫曼编码，旨在对信息实现一种高效的编码，这种编码中任何一个都不是其他编码的前缀码。因此，在实际接收时，一旦匹配，就可以立即解码。

具体算法过程可以参加网上的很多教程。

给出一个自己的实现，一方面加强印象，一方面练习一下。能力有限，还请同学们多多帮助。

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/// 代码并没有做仔细的参数验证等异常处理，仅仅做了功能级别的实现
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#define __debug
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;

namespace Algo
{
    public class ChainedNode
    {
        public string symbol;
        public double probab;
        public ChainedNode parent;
        public string flag;
        public bool isLeave;
    }

    public class Huffman
    {
        private List<ChainedNode> nodelist;

        public Huffman(Dictionary<string, double> dic)
        {
            nodelist = new List<ChainedNode>();
            foreach (var item in dic)
            {
                ChainedNode node = new ChainedNode();
                node.probab = item.Value;
                node.symbol = item.Key;
                node.isLeave = true;
                nodelist.Add(node);
            }
        }

        public List<ChainedNode> BuildHuffman()
        {
            List<ChainedNode> res = new List<ChainedNode>();

            while (nodelist.Count > 1)
            {
                nodelist = (from t in nodelist orderby t.probab ascending select t).ToList();

                ChainedNode first = nodelist[0];
                first.flag = "0";
                nodelist.RemoveAt(0);
                ChainedNode second = nodelist[0];
                second.flag = "1";
                nodelist.RemoveAt(0);

                ChainedNode c = new ChainedNode();
                c.probab = first.probab + second.probab;
                c.symbol = first.symbol + second.symbol;

                first.parent = c;
                second.parent = c;

                nodelist.Add(c);
                if (first.isLeave)
                {
                    res.Add(first);
                }
                if (second.isLeave)
                {
                    res.Add(second);
                }
            }
            return res;
        }

        public void GenerateCode(List<ChainedNode> head)
        {
            for (int i = 0; i < head.Count; i++)
            {
                ChainedNode cn = head[i];
                string symbol = cn.symbol;
                string build = string.Empty;
                double prop = cn.probab;
                while (cn.parent != null)
                {
                    build = cn.flag + build;
                    cn = cn.parent;
                }
                cn = head[i];
                cn.flag = build;
#if __debug
                Console.WriteLine("{0}:{1}:{2}.", cn.symbol, cn.probab, cn.flag);
#endif
            }
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Dictionary<string, double> dic = new Dictionary<string, double>();
            dic.Add("u1", 0.1);
            dic.Add("u2", 0.2);
            dic.Add("u3", 0.4);
            dic.Add("u4", 0.2);
            dic.Add("u5", 0.1);

            Huffman hc = new Huffman(dic);
            var list = hc.BuildHuffman();
            hc.GenerateCode(list);

            Console.ReadLine();
        }
    }
}

运行结果如下图