C语言——哈夫曼树的应用
内容
从键盘输入一串电文字符与权值，输出对应的哈夫曼编码；从键盘输入一串二进制代码，输出对应的电文字符串。具体步骤如下：
- 构造一棵哈夫曼树；
- 实现哈夫曼编码；
- 对哈夫曼编码生成的二进制串进行译码；
- 要求程序中字符和权值是可变的，实现程序的灵活性。
实验代码
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#define MAX_MA 1000
#define MAX_ZF 100
typedef struct
{
int weight;
int parent,lchild,rchild;
}HTNode,*HuffmanTree;
typedef char **HuffmanCode;
void Select(HuffmanTree HT,int len,int &s1,int &s2); //权值选取
void CreateHuffmanTree(HuffmanTree &HT,int n); //创建
void CreateHuffmanCode(HuffmanTree HT,HuffmanCode &HC,int n); //编码
void HuffmanDecode(HuffmanTree HT,char a[],char zf[],char b[],int n);//译码
void Select(HuffmanTree HT,int len,int &s1,int &s2)
{
int i;
//int min1=10000,min2=10000;
//for(i=1;i<=len;i++)
//{
// if(HT[i].weight<min1&&HT[i].parent==0)
// {
// min1=HT[i].weight;
// s1=i;
// }
// t=HT[s1].weight;
// HT[s1].weight=10000;
//}
//for(i=1;i<=len;i++)
//{
// if(HT[i].weight<min2&&HT[i].parent==0)
// {
// min2=HT[i].weight;
// s2=i;
// }
//}
//HT[s1].weight=t;
s1 = s2 = 0; //算法优化
for(i=1;i<=len;i++)
{
if(HT[i].parent==0 && HT[i].weight<HT[s1].weight)
{
s1 = i;
}
else if(HT[i].parent==0 && HT[i].weight<HT[s2].weight)
{
s2 = i;
}
}
}
void CreateHuffmanTree(HuffmanTree &HT,int n)
{
int s1,s2;
if(n<=1)
return;
int m,i;
m=2*n-1;
HT=new HTNode[m+1];
memset(HT,0,sizeof(HTNode)*(m+1));
printf("请依次输入%d个叶子结点的权值： ",n);
for(i=1;i<=n;i++)
{
scanf("%d",&HT[i].weight);
}
fflush(stdin);
HT[0].weight = 10000;
for(i=n+1;i<=m;i++)
{
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;
}
printf("哈夫曼树创建成功\n");
}
void CreateHuffmanCode(HuffmanTree HT,HuffmanCode &HC,int n)
{
int i,start;
int c,f;
HC=new char* [n+1];
char *cd = new char [n];
cd[n-1]=0;
for(i=1;i<=n;i++)
{
start=n-1;
c=i;
f=HT[i].parent;
while(f!=0)
{
start--;
if(HT[f].lchild==c)
cd[start]='0';
else
cd[start]='1';
c=f;
f=HT[f].parent;
}
HC[i]=new char[n-start];
strcpy(HC[i],&cd[start]);
}
delete cd;
}
void HuffmanDecode(HuffmanTree HT,char a[],char zf[],char b[],int n)
{
int q = 2*n-1;
int k=0;
int i;
for(i=0;a[i]!='\0';i++)
{
if(a[i]=='0')
{
q=HT[q].lchild;
}
else if(a[i]='1')
{
q=HT[q].rchild;
}
if(HT[q].lchild==0&&HT[q].rchild==0)
{
b[k++]=zf[q];
q=2*n-1;
}
}
b[k]='\0';
}
void main()
{
int num;
int i;
char *a = (char*)malloc(MAX_ZF);
char *b = (char*)malloc(MAX_ZF);
char *zf = (char*)malloc(MAX_ZF);
HuffmanTree HT = NULL;
HuffmanCode HC = NULL;
printf("请输入字符个数: ");
scanf("%d",&num);
fflush(stdin);
printf("请依次%d输入字符：",num);
for(i=1;i<=num;i++)
{
scanf("%c",zf + i);
}
CreateHuffmanTree(HT,num);
CreateHuffmanCode(HT,HC,num);
printf(" 哈夫曼编码 \n");
printf("结点\t字符\t权值\t编码\n");
for(i=1;i<=num;i++)
{
printf("%d\t%c\t%d\t%s\n",i,zf[i],HT[i].weight,HC[i]);
}
printf(" 哈夫曼译码 \n");
printf("请输入二进制编码：");
scanf("%s",a);
HuffmanDecode(HT,a,zf,b,num);
printf("二进制编码对应的字符串：%s\n",b);
实验结果
总结
1、创建哈夫曼树主要是找到权值最小的两个叶子节点进行合并，删除，通过for循环实现这一操作。
2、哈夫曼树的编码基本思想是为出现次数较多的字符编以较短的编码，在进行此算法编写过程中，应注意回溯过程是向上回溯，得到的编码顺序是从右向左。
3、哈夫曼树的译码算法完成后因没有字符结束符出现报错，所以在一次次的调试程序实现算法。