哈夫曼树，又称最优树，是一类带权路径最短的树。
哈夫曼树和哈夫曼的存储表示：
typedef struct{
unsigned int weight;
unsigned int parent,lchild,rchild;
}HTNode,*HuffmanTree;//动态分配数组存储哈夫曼树
typedef char **HuffmanCode;//动态分配数组存储哈夫曼编码表
应用：
【问题描述】
利用哈夫曼编码进行通信可以大大提高信道利用率，缩短信息传输时间，降低传输成本。但是，这要求在发送端通过一个编码系统对待传输数据预先编码，在接收端将传来的数据进行译码（复原）。对于双工信道（即可以双向传输信息的信道），每端都需要一个完整的编/译码系统。试为这样的信息收发站写一个哈夫曼的编/译码系统。
【基本要求】
一个完整的系统应具有以下功能：
（1） I：初始化（Initialization）。从终端读入字符集大小n，以及n个字符和n个权值，建立哈夫曼树，并将它存于文件hfmTree中。
（2） E：编码（Encoding）。利用以建好的哈夫曼树（如不在内存，则从文件hfmTree中读入），对文件ToBeTran中的正文进行编码，然后将结果存入文件CodeFile中。
（3） D：译码（Decoding）。利用已经建好的哈夫曼树将文件CodeFile中的代码进行译码，结果存入文件TextFile中。
（4） P：打印代码文件（Print）。将文件CodeFile以紧凑格式显示在终端上，每行50个代码，同时将此字符形式的编码写入文件CodePrint中。
（5） T：打印哈夫曼树（Tree printing）。将已经在内存中的哈夫曼树以直观的方式（树或凹入表形式）显示在终端上，同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件TreePrint中。
【测试数据】
（1） 利用教科书例6-2中的数据调试程序。
（2） 用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立哈夫曼树，并实现以下报文的编码和译码：“THIS PROGRAM IS MY FAVORITE”。
| 字符 |
A B C D E F G H I J K L M |
| 频度 |
186 64 13 22 32 103 21 15 47 57 1 5 32 20 |
| 字符 |
N O P Q R S T U V W X Y Z |
| 频度 |
57 63 15 1 48 51 80 23 8 18 1 16 1 |
【实现提示】
（1） 编码结果以文本式存储在文件CodeFile中。
（2） 用户界面可以设计为“菜单”方式：显示上述功能符号，再加上“Q”，表示退出运行Quit。请用户键入一个选择功能符。此功能执行完毕后再显示此菜单，直至某次用户选择了“Q”为止。
（3） 在程序的一次执行过程中，第一次执行I，D或C命令之后，哈夫曼树已经在内存了，不必再读入。每次执行中不一定执行I命令，因为文件hfmTree可能早已建好。
【选作内容】
（1） 上述文件CodeFile中的每个“0”或“1”实际上占用了一个字节的空间，只起到示意或模拟的作用。为最大限度地利用码点存储能力，试改写你的系统，将编码结果以二进制形式存放在文件CodeFile中。
（2） 修改你的系统，实现对你的系统的源程序的编码和译码（主要是将行尾符编/译码问题）。
（3） 实现各个转换操作的源/目的文件，均由用户在选择此操作时指定。
#include<iostream.h>
//using namespace std;
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<fstream.h>
#define num 1000
typedef struct//哈夫曼树的结构体
{
char ch;
int weight;//权值
int parent,lchild,rchild;
}HTNode,*HuffmanTree;
typedef char **HuffmanCode;
void Select(HuffmanTree &HT,int a,int *p1,int *p2)
//Select函数，选出HT树到a为止，权值最小且parent为0的2个节点
{
int i,j,x,y,count,temp;
for(j=1,count=1;j<=a;j++)
{
if(HT[j].parent==0)
{
if(count==1)
x=j;
if(count==2)
y=j;
count++;
}
if(count>2)
break;
}
if(HT[x].weight>HT[y].weight)//令x结点权值小于y结点权值
{
temp=y;
y=x;
x=temp;
}
i=(x>y?x:y)+1;
while(i<=a)
{
if(HT[i].parent==0)
{
if(HT[i].weight<HT[x].weight)
{
y=x;
x=i;
}
else
{
if(HT[i].weight>=HT[x].weight&&HT[i].weight<HT[y].weight)
y=i;
}
}
i++;
}
*p1=HT[x].weight<=HT[y].weight?x:y;
*p2=HT[x].weight>HT[y].weight?x:y;
}
void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int n)//构建赫夫曼树HT，并求出n个字符的赫夫曼编码HC
{
int i,start,c,f,m,w;
int p1,p2;
char *cd,z;
if(n<=1)
exit(1);
m=2*n-1;//n个叶子结点的哈夫曼树共有2n-1个结点
HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));//0号单元未使用
for(i=1;i<=n;i++)//初始化n个叶子结点
{
printf("请输入第%d字符信息和权值：",i);
scanf("%c%d",&z,&w);
while(getchar()!='\n')
{
continue;
}
HT[i].ch=z;
HT[i].weight=w;
HT[i].parent=0;
HT[i].lchild=0;
HT[i].rchild=0;
}
for(i=n+1;i<=m;i++)//初始化其余结点
{
HT[i].ch='0';
HT[i].weight=0;
HT[i].parent=0;
HT[i].lchild=0;
HT[i].rchild=0;
}
for(i=n+1;i<=m;i++)//建立哈夫曼树
{
Select(HT,i-1,&p1,&p2);
HT[p1].parent=i;HT[p2].parent=i;
HT[i].lchild=p1;HT[i].rchild=p2;
HT[i].weight=HT[p1].weight+HT[p2].weight;
}
//从叶子到根逆向求每个字符的哈夫曼编码
HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char *));
cd=(char *)malloc(n*sizeof(char));
cd[n-1]='\0';
for(i=1;i<=n;i++)
{
start =n-1;
for(c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent)
{
if(HT[f].lchild==c)
cd[--start]='0';
else
cd[--start]='1';
}
HC[i]=(char *)malloc((n-start)*sizeof(char));
strcpy(HC[i],&cd[start]);
}
free(cd);
}
int main()
{
char code[100],h[100],hl[100];
int n,i,j,k,l;
ifstream input_file;
ofstream output_file;
FILE *fp1,*fp2,*fp3,*fp4,*fp5;
char choice,str[100];
HuffmanTree HT;
HuffmanCode HC;
cout<<" 哈夫曼编码器\n";
while(choice!='Q'&&choice!='q') //当choice的值不为q且不为Q时循环
{
cout<<"功能: "<<"I(初始化)"<<""<<"E(编码)"<<""<<"D(译码)"<<""<<"P(打印)"<<""<<"Q(退出)\n";
cout<<"请输入您要选择的功能：";
cin>>choice;
if(choice=='I'||choice=='i') //初始化赫夫曼树
{
cout<<"请输入字符个数：";
cin>>n;
HuffmanCoding(HT,HC,n);
for(i=1;i<=n;++i)
{
cout<<HT[i].ch<<":"<<HC[i]<<endl;
}
fp1=fopen("hfmTree.txt","w");
for(i=1;i<=n;++i)
{
fprintf(fp1,"(%c %s)\n",HT[i].ch,HC[i]);
}
fclose(fp1);
cout<<"赫夫曼树已经创建完毕，并且已经放入hfmTree.txt文件中!"<<endl;
}
else if(choice=='E'||choice=='e') //进行编码，并将字符放入ToBeTran.txt，码值放入CodeFile.txt中
{
printf("请输入字符：");
gets(str);
fp2=fopen("ToBeTran.txt","w");
fprintf(fp2,"%s",str);
fclose(fp2);
fp3=fopen("CodeFile.txt","w");
for(i=0;i<strlen(str);i++){
for(j=1;j<=n;++j)
{
if(HT[j].ch==str[i])
{
fprintf(fp3,"%s",HC[j]);
break;
}
}
}
fclose(fp3);
cout<<"\n";
fp4=fopen("CodeFile.txt","r");
char H1;//从CodeFile.txt中读入编码，输出在终端
cout<<"编码值为：\n";
while(!feof(fp4))
{
H1=fgetc(fp4);
cout<<H1;
}
fclose(fp4);
cout<<"\n编码完毕，并且已经存入CodeFile.txt文件！\n";
}
else if(choice=='D'||choice=='d') //读入CodeFile.txt中的编码进行译码，将译出来的字符放入Textfile.txt中
{
input_file.open("CodeFile.txt");
if(!input_file){
cout<<"can't open file!"<<endl;
return 1;
}
input_file>>h;
input_file.close();
output_file.open("Textfile.txt");
if(!output_file)
{
cout<<"can't open file!"<<endl;
return 1;
}
k=0;
while(h[k]!='\0') //先用编码中的前几个和字符的编码相比较，然后往后移
{
for(i=1;i<=n;i++){
l=k;
for(j=0;j<strlen(HC[i]);j++,l++)
{
hl[j]=h[l];
}
hl[j]='\0';
if(strcmp(HC[i],hl)==0)
{
output_file<<HT[i].ch;
k=k+strlen(HC[i]);
break;
}
}
}
output_file.close();
input_file.open("Textfile.txt");
if(!input_file){
cout<<"can't open file!"<<endl;
return 1;
}
// input_file>>h;
input_file.getline(h,100);//获取文件里的一行
cout<<"译码结果为：";
printf("%s\n",h);
input_file.close();
cout<<"译码结果已存入Textfile.txt中\n";
}
else if(choice=='P'||choice=='p')//每行50个代码
{
char a[num];
fp4=fopen("CodeFile.txt","r");
fgets(a,num,fp4);
cout<<"打印代码文件:"<<endl;
int l=strlen(a);
for(int j=0;j<l;j++)
{
cout<<a[j];
if((j+1)%50==0)
cout<<endl;
}
fclose(fp4);
fp5=fopen("CodePrint.txt","w");
for(int k=0;k<l;k++)
{
fprintf(fp5,"%c",a[k]);
if((k+1)%50==0)
{
fprintf(fp5,"\n");
}
}
cout<<"\n该字符形式已存入CodePrint.txt中\n";
fclose(fp5);
}
else if(choice=='Q'||choice=='q') //退出程序
{
exit(0);
}
else //如果选了选项之外的就让用户重新选择
{
cout<<"您没有输入正确的步骤，请重新输入！"<<endl;
}
cout<<endl;
}
return 0;
}
用上的几个文本需要自己新建。
转载于:https://www.cnblogs.com/wuhenxiansen/p/10390400.html