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C语言实现哈夫曼树的方法

2024-04-02 19:04:59 1154人浏览 泡泡鱼
摘要

本文实例为大家分享了C语言实现哈夫曼树的具体代码,供大家参考,具体内容如下 准备工作: 1、定义一个结构体,表示一个节点。其中,这个结构体有4个成员变量,分别表示是这个节点的权值,父

本文实例为大家分享了C语言实现哈夫曼树的具体代码,供大家参考,具体内容如下

准备工作:

1、定义一个结构体,表示一个节点。其中,这个结构体有4个成员变量,分别表示是这个节点的权值,父节点及左右子节点的下标
2、定义一个整形数组,用于存放各个节点的权值
3、定义一个整形数组,用于存放哈夫曼编码,当然也可以定义一个整形数组来存放哈夫曼编码

构建哈夫曼树:

1、给这个哈夫曼树创建一个结构体数组,其中分配的空间是2 * n - 1,因为我们都知道哈夫曼树的性质有一个是:给定n个叶子节点,那么由这n个叶子节点构成 的哈夫曼树一共含有2 * n - 1个节点。
2、结构体数组前面n个用于存放n个叶子节点,然后后面的n - 1个节点用于存放父节点。这时候,我们需要遍历这个结构体数组,将所有的节点的进行初始化,即节点的权值就是结构体数组各个下标对应的值,然后节点的父节点及子节点的下标为-1,表示的是这个节点没有父节点,同时也没有子节点。
3、遍历数组,将获取数组中两个最小的叶子节点,然后将他们的权值合并构成一个新节点。在这一步中,我们同时需要知道这两个最小节点在结构体数组中的下标,只有这样,我们才可以知道它的父节点的左右子节点的下标,在初始化父节点的时候需要用到。
4、如果已经进行了n - 1次数操作,表明已经构建完成了。

获取哈夫曼编码:

1、由于我们将所有节点的权值都赋值给了一个数组,并且哈夫曼树中的节点的下标和这个数组的下标是一一对应的,那么我们只需要首先在数组中获取这个数字的下标,就表示他在哈夫满树中的下标也是这个,然后往它的父节点方向走,如果当前节点时它父节点的右子节点,那么就将1存放到数组arr2中,否则字符将0存放到数组arr2中。重复这一步,直到当前的节点的父节点为空,及已经遍历到了根节点。
2、重复步骤一,存放数字的数组已经遍历完了,这时候已经将所有数字的哈夫曼编码都已经输出了


#include<stdio.h>
#define MAX_SIZE 1000
typedef struct node Node;
struct NODE{
   int weight;//节点的权值
   int parent,lchild,rchild;
};

void initNode(Node &node,int weight,int parent,int lchild,int rchild){
    node.weight = weight;
    node.lchild = lchild;
    node.rchild = rchild;
    node.parent = parent;
}

void createHuffmanTree(Node *node,int *arr,int n){
    //n表示有n个叶子节点,arr数组存放的是所有叶子节点的值
   int i,j,min1,min2,x1,x2,total;//min1:第一个最小值,min2:第二个最小值,x1:第一个最小值的下标,x2:第二个最小值的下标
   for(i = 0; i < n; i++){
       initNode(node[i],arr[i],-1,-1,-1);//调用initNode方法,从而将节点进行初始化
   }
   total = n * 2 - 1;//total表示的是哈夫曼所有节点的个数
   for(i = n; i < total; i++){
        //i之所以从n开始,是因为第一个父节点这个下标(前n个节点是叶子节点)
        min1 = 65432;//定义两个最小值
        min2 = min1;
        x1 = x2 = 0;//假设两个最小值的下标都是0
        for(j = 0; j < i; j++){
            //判断当前下标的节点是否为叶子节点
           if(node[j].parent == -1){
          //如果当前节点的parent等于-1,表示这个节点是一个叶子节点,那么我们需要判断他是否一个最小节点
                if(node[j].weight < min1){
         //如果当前这个节点的值比min1小,那么我们需要更新min2,min1,同时需要更新两者对应的下标
                    min2 = min1;
                    x2 = x1;
                    min1 = node[j].weight;
                    x1 = j;
                }else if(node[j].weight < min2){
                 
                   min2 = node[j].weight;
                   x2 = j;
                }
           }
        }
        
        node[x1].parent = i;
        node[x2].parent = i;
        initNode(node[i],min1 + min2,-1,x1,x2);//初始化合并之后的新节点
   }
}
void huffmanCode(Node *node,int child,int *str){
    //str表示的是这个叶子节点的哈夫曼编码
    int i,parent,j = 0,e;
    parent = node[child].parent;//获取当前这个叶子节点的父节点
    while(parent != -1){
        if(node[parent].lchild == child){
            //如果当前这个节点是父节点的左子节点,那么就将0压入到数组中,否则将1压入数组中
            str[j++] = 0;
        }else{
            str[j++] = 1;
        }
        child = parent;
        parent = node[child].parent;
    }
    e = j;//当退出循环的时候,j表示的是这个数的哈夫曼编码的长度,所以需要从下标为j - 1开始逆序输出,才是这个数的哈夫曼编码
    for(j = e - 1; j>= 0; j--)
        printf("%d",str[j]);
    printf("\n");
}
int main(){
  Node node[MAX_SIZE];
  int arr[MAX_SIZE];//定义一个整形数组,用于存放所有叶子节点的权值
  int arr2[MAX_SIZE];//arr2用于存放一个数字的哈夫曼编码
  int n,i,j,e;
  printf("请输入叶子节点的个数:");
  scanf("%d",&n);
  for(i = 0; i < n; i++)
    scanf("%d",&arr[i]);
  createHuffmanTree(node,arr,n);//构建哈夫曼树
  
  for(i = 0; i < n; i++){
    huffmanCode(node,i,arr2);//调用这个方法,将当前下标对应的数字的哈夫曼编码输出
  }
  return 0;
}

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持编程网。

--结束END--

本文标题: C语言实现哈夫曼树的方法

本文链接: https://lsjlt.com/news/125103.html(转载时请注明来源链接)

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