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  • 霍夫曼树的三个程序

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    #include <iostream>
    #include <cstring>
    using namespace std;
    
    #define MAX 32767 
    typedef struct
    {
        int weight;
        char value;
        int parent;
        int lchild;
        int rchild;
    }HTNode, *HuffmanTree;        //动态分配数组存储霍夫曼树
    typedef struct
    { 
        char * HfmCode;            //动态分配数组,存储哈夫曼编码
        char value; 
    }code, *HuffmanCode; 
    
    //选择最小权重的两个树
    void select(HuffmanTree &ht,int n,int *s1,int *s2)    
    {
        /*ht,为树所在数组的头指针,n为允许查找的最大序号,s1,s2,返回最小的两个序号*/
        int p1=MAX; 
        int p2=MAX;         /*p1, p2用来记录最小的两个权, 要求p1<p2*/
        int pn1=0; 
        int pn2=0;        /*pn1, pn2 用来记录这两个权的序号*/
        int i;
        for(i=1;i<=n;i++)
        {
            if(ht[i].weight<p1 && ht[i].parent==0)    //ht[i].parent=0的作用是去掉已经选过的节点
            {
                pn2=pn1;
                p2=p1;
                pn1=i;
                p1=ht[i].weight;
            }
            else if(ht[i].weight<p2 && ht[i].parent==0)
            {
                pn2=i;
                p2=ht[i].weight;
            }
        }
        *s1=pn1;    //赋值返回
        *s2=pn2;    
    }
    
    //创建霍夫曼树
    void Creat_HuffmanTree(HuffmanTree &ht,int *w,char *st,int n)
    {
        int m=2*n-1;
        ht=(HuffmanTree)malloc( (m+1)*sizeof(HTNode) );        //0号单元不用
        HuffmanTree p;
        int i;
        w=w+1;    //因为w[]的0号单元没有用
        st=st+1;
        for(p=ht+1,i=1; i<=n; i++,p++,w++,st++ )        //1-n号放叶子结点,初始化
        {
            (*p).weight=*w;
            (*p).value=*st;
            (*p).parent=0;
            (*p).lchild=0;
            (*p).rchild=0;
        }
        for(; i<=m; i++,p++)        //非叶子结点初始化
        {
            (*p).weight=0;
            (*p).parent=0;
            (*p).lchild=0;
            (*p).rchild=0;
        }
    
        int s1,s2;    //在select函数中使用,用来存储最小权的结点的序号
        for(i=n+1;i<=m;++i)        //创建非叶子结点,建哈夫曼树
        {
            //在ht[1]~ht[i-1]的范围内选择两个parent为0且weight最小的结点,其序号分别赋值给s1、s2返回
            select(ht,i-1,&s1,&s2); 
            ht[s1].parent=i;
            ht[s2].parent=i;
            ht[i].lchild=s1;
            ht[i].rchild=s2;
            ht[i].weight=ht[s1].weight + ht[s2].weight;
        }
    }//哈夫曼树建立完毕
    
    //输出所有节点权重
    void outputHuffman(HuffmanTree &ht, int m) 
    { 
        for(int i=1;i<=m;i++)
            cout<<ht[i].weight<<" ";
    } 
    
    //从叶子结点到根,逆向求每个叶子结点对应的哈夫曼编码
    void Creat_HuffmanCode(HuffmanTree &ht,HuffmanCode &hc,int n)
    {
        char *cd;
        int start;
        int c;    //c指向当前节点
        int p;    //p指向当前节点的双亲结点
        int i;
    
        hc=(HuffmanCode)malloc( (n+1)*sizeof(code) );    //分配n个编码的头指针
        cd=(char * )malloc(n * sizeof(char ));    //分配求当前编码的工作空间
        cd[n-1]='';    //从右向左逐位存放编码,首先存放编码结束符
        for(i=1;i<=n;i++)    //求n个叶子结点对应的哈夫曼编码
        {
            hc[i].value=ht[i].value;
            start=n-1;        //初始化编码起始指针
            for(c=i,p=ht[i].parent; p!=0; c=p,p=ht[p].parent)    //从叶子到根结点求编码
            {
                if(ht[p].lchild == c)
                    cd[--start]='0';
                else
                    cd[--start]='1';
            }
            hc[i].HfmCode = (char *)malloc(n*sizeof(char));    //为第i个编码分配空间
            strcpy(hc[i].HfmCode,&cd[start]);
        }
        free(cd);
    }
    
    //解码
    void Decoding_HuffmanTree(HuffmanTree &ht,char code[],char result[])
    {
        int i , k=0 ;
        int p=0, root;   
        for (root=1 ; ht[root].parent!=0 ; root=ht[root].parent)
            ;  //root是霍夫曼树的根 
        for (i=0 , p=root ; code[i]!=''; i++)   
        {   
            if (code[i] == '0')   
                p = ht[p].lchild;   
            else  
                p = ht[p].rchild;   
            if (ht[p].lchild==NULL && ht[p].rchild==NULL)   
            {   
                result[k++] = ht[p].value;   
                p = root;   
          }   
        }   
         result[k] = '';   
    }
    
    int main()
    {
        HuffmanTree        HT;
        HuffmanCode        HC;
        int *w;        //动态数组,存放各字符的权重
        char *st;    //字符串,存放节点的值
        int i,n;    //n is the number of elements
        int m;
    
        cout<<"input the total number of the Huffman Tree:"<<endl; 
        cin>>n;
        w=(int *)malloc( (n+1)*sizeof(int) );        //0号单元不用
        st=(char *)malloc( (n+1)*sizeof(char) );    //0号单元不用
    
        FILE *fin=fopen("哈弗曼编码.txt","r");  
        for(i=1;i<=n;i++)
        {
            fscanf(fin,"%c%d",&st[i],&w[i]);
        }
        
        Creat_HuffmanTree(HT,w,st,n); /*构造H树*/
        
        m=2*n-1;
        outputHuffman(HT,m);    /*显示H树*/
        cout<<endl;
    
        Creat_HuffmanCode(HT,HC,n); /*根据H树,求每个字符的编码,放在HC中*/
        for(i=1;i<=n;i++)        /*输出编码*/ 
            cout<<HC[i].value<<"  "<<HC[i].HfmCode<<endl; 
        
        //解码
        char *code="01101110101010001110110110011100";
        char *result;
        result=(char *)malloc(100*sizeof(char));
        Decoding_HuffmanTree(HT,code,result);    //result[]存放解码结果
        for(i=0;result[i];i++) 
            cout<<result[i]<<"  "; 
    
        return 0;
    }
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