数据结构学习之哈夫曼树和哈夫曼编码

数据结构学习之哈夫曼树和哈夫曼编码

0x1 前言

 终于完成作业了,有点小开心,虽然翘了一上午的课。

0x2 题目

0x2.1 题目要求

​ 假设用于通信的电文仅由8个字母组成，字母在电文中出现的频率分别为7，19，2，6，32，3，21，10。试为这8个字母设计哈夫曼编码。

0x2.2 题目输入

/*
8
a 0.07
b 0.19
c 0.02
d 0.06
e 0.32
f 0.03
g 0.21
h 0.10
*/

0x2.3 代码

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#define MAXV 100+7
using namespace std;

typedef struct
{
    char data;
    int rchild;
    int lchild;
    int parent;
    double weight;

}HTNode;

typedef struct
{
    char cd[MAXV];
    int start;

}HTCode;

typedef struct
{
    char plain;
    double rate;
}HTPlain;


void CreateHT(HTNode ht[],int n0)
{
    int i,j;
    double min1,min2;
    int rnode,lnode;
    // init 2n0-1个结点
    for(i=0;i<2*n0-1;i++)
        ht[i].parent=ht[i].rchild=ht[i].lchild=-1;
    for(j=n0;j<2*n0-1;j++)
    {
        min1=min2=32767;
        rnode=lnode=-1;
        int k;
        for(k=0;k<=j-1;k++)
        {
            if(ht[k].parent==-1)
            {
                //cout<<ht[k].weight<<endl;
                if(ht[k].weight<min1)
                {
                    min2=min1;
                    //如果有比最小还要小的话那么当前最小给rnode
                    rnode=lnode;
                    min1=ht[k].weight;
                    lnode=k;
                } else if(ht[k].weight<min2)
                {
                    min2=ht[k].weight;
                    rnode=k;
                }
            }
        }
        //cout<< ht[lnode].data<< " " <<ht[rnode].data<<endl;
        ht[j].weight=ht[lnode].weight + ht[rnode].weight;
        ht[j].lchild=lnode;
        ht[j].rchild=rnode;
        ht[lnode].parent=j;
        ht[rnode].parent=j;
    }
}


void CreateHcode(HTNode ht[],HTCode hcd[],int n0)
{
    HTCode hc;
    int f,c;
    for(int i=0;i<n0;i++)
    {
        hc.start=n0;
        c=i;
        f=ht[i].parent;
        //cout<< f <<endl;
        while(f!=-1)
        {
            if(ht[f].lchild == c)
            {
                hc.cd[hc.start--]='0';
                //cout<<hc.cd[hc.start+1];
            }
            if(ht[f].rchild == c)
                hc.cd[hc.start--]='1';
            c=f;
            f=ht[f].parent;
        }
        hc.start++;
        hcd[i]=hc;
    }
}

void ShowHTCode(HTNode ht[],HTCode hcd[],int n0)
{
    for(int i=0;i<n0;i++)
    {
        cout<< ht[i].data<<":";
        for(int j=hcd[i].start;j<=n0;j++)
        {
            cout<<hcd[i].cd[j];
        }
        cout<<"\t";
    }
}

void ShowWPL(HTNode ht[],HTCode hcd[],int n0)
{
    double wpl=0;
    for(int i=0;i<n0;i++)
    {
        wpl+=(n0-hcd[i].start+1)*ht[i].weight;
    }
    cout<< wpl <<endl;
}

int main()
{
    int n;
    HTPlain Plain[MAXV];
    HTNode ht[MAXV];
    HTCode hcd[MAXV];
    cout<< "please input the number of char(need to be HTCode):"<<endl;
    cin>>n;
    cout<< "input the char and rate" <<endl;
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        cin>>ht[i].data>>ht[i].weight;
        //cout<< Plain[i].plain << Plain[i].rate <<endl;
    }
    CreateHT(ht,n);
    CreateHcode(ht,hcd,n);
    cout<< "Huffman tree:" <<endl;
    ShowHTCode(ht,hcd,n);
    cout<<endl;
    cout<< "Weight Path Length:"<<endl;
    ShowWPL(ht,hcd,n);
    return 0;
}

0x2.4 结果