#include<stdio.h>
#include<string.h>
#define max 100
#define maxsize 100//哈夫曼编码的最大位数
typedef struct{
char ch;//字符
float weight;//权重值
int lchild,rchild,parent;//左孩子、右孩子，双亲的存储下标
}hufmtree;
typedef struct{
char bits[maxsize];//位串
int start; //编码在位串中的起始位置
char ch; //存储的字符是谁？
}codetype;
void Select(hufmtree ht[],int n,int *s1,int* s2);
//建立哈夫曼树
void huffman(hufmtree *tree,int n)
{
int i,s1,s2,m = 2*n-1;
float f; char c;
for(i=0;i<m;i++) //初始化哈夫曼树
{
tree[i].parent=-1;
tree[i].lchild=-1;
tree[i].rchild=-1;
tree[i].weight=0.0;
}
for(i=0;i<n;i++) //读入前n个结点的字符及权重值
{
printf("第%d个元素的=>\n",i+1);
printf("\t结点值:");
scanf("%c",&c);
getchar();
printf("\t权重:");
scanf("%f",&f);
getchar();
tree[i].ch=c;
tree[i].weight=f;
}
for(i=n;i<m;i++){
Select(tree,i,&s1,&s2);
tree[i].weight=tree[s1].weight+tree[s2].weight;
tree[i].lchild=s1;tree[i].rchild=s2;//i的左右孩子
tree[s1].parent=i ;tree[s2].parent=i;
}
}
void Select(hufmtree *ht,int n,int *s1,int* s2)
{ //下标从0开始，那么其最后一个元素所在的下标就为n-1
int i,j,flag=1;
int sum,t;
for(i=0;i<n-1;i++){
for(j=i+1;j<n;j++){//不等于-1说明已经找到了其双亲，那么进行下一轮循环
if(ht[i].parent!=-1)
continue;
else{
if(ht[j].parent==-1){
if(flag==1){
sum=ht[i].weight+ht[j].weight;
flag=0;*s1=i;*s2=j;
}
else{
if((ht[i].weight+ht[j].weight)<sum){
sum=ht[i].weight+ht[j].weight;
*s1=i;*s2=j;
}
}
}
}
}
}
//*s1对应的权重大那么交换*s1,*s2中的值，让*s1对应下标的值
//始终对应的是比较中最小的那一部分
if(ht[*s1].weight>ht[*s2].weight){
t=*s1;*s1=*s2;*s2=t;
}
}
根据哈夫曼树求出哈夫曼编码
void huffmancode(codetype *code,hufmtree tree[],int n)
{
int i,c,p;
codetype cd;
for(i=0;i<n;i++)
{
cd.start=n;
cd.ch=tree[i].ch;
c=i; //从叶结点出发向上回溯
p=tree[i].parent; //tree[p]是tree[i]的双亲
while(p!=-1)
{
cd.start--;
if(tree[p].lchild==c)
cd.bits[cd.start]='0'; //tree[i]是左子树，生成代码'0'
else
cd.bits[cd.start]='1'; //tree[i]是右子树，生成代码'1'
c=p;
p=tree[p].parent;
}
code[i]=cd; //第i+1个字符的编码存入code[i]
}
}
//将编码串译码成相对应的字符序列
int Translate_code(hufmtree *tree,int m)//依次读入电文，根据哈夫曼树译码
{
int i,j=0,k=0;
char b[maxsize];
char endflag='b'; //电文结束标志取b
i=m-1; //从根结点开始往下搜索
getchar();
gets(b);
printf("输出哈夫曼译码：\n");
if(b[j]=='b'){
printf("不能只输入结束字符，请输入有效的值");
return 0;
}
while(b[j]!='b')
{
if(b[j]=='0')
i=tree[i].lchild; //走向左孩子
else if(b[j]=='1')
i=tree[i].rchild; //走向右孩子
if(tree[i].lchild==-1) //tree[i]是叶结点
{
printf("%c",tree[i].ch);
i=m-1; //回到根结点
}
j++;
}
printf("\n");
if(tree[i].lchild!=-1&&b[j]!='b') //电文读完，但尚未到叶子结点
printf("\n请输入合法的编码串\n"); //输入电文有错
}
//将字符串进行编码
void Translate_ch(codetype*code,int n){
char b[100];
int i,j=0,k;
getchar();
printf("请输入字符串\n");
gets(b);
printf("编码结果如下:\n");
for(i=0;i<n;i++){
if(j<=strlen(b)){
if(b[j]==code[i].ch){
for(k=code[i].start;k<n;k++)
printf("%c",code[i].bits[k]);
j++;
i=-1;
}
}
}
}
//主函数--程序入口
int main(){
int i,j,n,m,choice;
hufmtree tree[max];
codetype code[max];
while(1){
printf("\t\t请选择您要实现的功能：（输入1-5数字）\n");
printf("\t1---建立哈夫曼树\n");
printf("\t2---各个字符的编码\n");
printf("\t3---将编码串进行译码\n");
printf("\t4---将字符串进行编码\n");
printf("\t5---退出系统\n");
scanf("%d",&choice);
switch(choice){
case 1:
printf("请输入元素个数：");
scanf("%d",&n);
getchar();
huffman(tree,n);//建立哈夫曼树
printf("哈夫曼树已成功建立！\n");
break;
case 2:
printf("输出哈夫曼编码：\n");
huffmancode(code,tree,n);//根据哈夫曼树求出哈夫曼编码
for(i=0;i<n;i++){
printf("%c: ",code[i].ch);
for(j=code[i].start;j<n;j++)
printf("%c",code[i].bits[j]);
printf("\n");
}
break;
case 3:
m=2*n-1;
printf("请输入电文（0 or 1）,以b为结束标志：\n");
Translate_code(tree,m);//依次读入电文，根据哈夫曼树译码
break;
case 4:
Translate_ch(code,n);
break;
case 5:
break;
}
}
return 0;
}
