📄 huffman.cpp
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// Huffman.cpp : Defines the entry point for the console application.
//
#include "stdafx.h"
#include "stdlib.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"
#define MAX 32767
//----------------定义-----------------------------
typedef struct
{
unsigned int weight; //权重
unsigned int parent,lchild,rchild;//双亲与左右孩子
}HTNode,*HuffmanTree;//动态分配数组存储Huffman树
typedef char**HuffmanCode;//动态分配数组存储Huffman编码表
//--------------------函数声明----------------------------------
int min(HuffmanTree t,int i);//select要调用的函数
void select(HuffmanTree t,int i,int &s1,int &s2);//选取权值最小且双亲为0的字符
void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int *w,int n);//构造赫夫曼树,求出赫夫曼编码
//---------------------子函数区-----------------------------------
int min(HuffmanTree t,int i)//select要调用的函数
{
int j,flag;
unsigned int k=MAX;//K不应小于可能的值
for(j=1;j<=i;j++)
if(t[j].weight<k&&t[j].parent==0)
k=t[j].weight,flag=j;
t[flag].parent=1;
return flag;
}
void select(HuffmanTree t,int i,int &s1,int &s2)
{
int j;
s1=min(t,i);//选择parent=0,weight最小的两个接点,其序号是S1,S2
s2=min(t,i);
if(s1>s2)//保证S1为最小的两个值中序号小的那个
{
j=s1;
s1=s2;
s2=j;
}
}
void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int *w,int n)
{//w存放n个字符的权值(均>0),构造Huffman树HT,并求出n个字符的Huffman编码HC
//方法一:在找到两个无双亲且权值最小的结点后,将序号小的结点作为左子树,序号大的结点作为右子树
int m,i,s1,s2,start;
unsigned c,f;
HuffmanTree p;
char *cd;
if(n<=1)
return;
m=2*n-1;
HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));//0号单元未用
for(p=HT+1,i=1;i<=n;++i,++p,++w)
{
(*p).weight=*w;
(*p).parent=0;
(*p).lchild=0;
(*p).rchild=0;
}
for(;i<=m;++i,++p)
(*p).parent=0;
for(i=n+1;i<=m;++i)//建Huffman树
{//在HT[1..i]选择parent为0且weight最小的两个结点,其序号分别为s1和s2
select(HT,i-1,s1,s2);
HT[s1].parent=HT[s2].parent=i;
HT[i].lchild=s1;
HT[i].rchild=s2;
HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight;
}
//-----从叶子到根逆向求每个字符的Huffman编码-----
HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char*));//分配n个字符编码的头指针向量
cd=(char*)malloc(n*sizeof(char));//分配求编码的工作空间
cd[n-1]='\0'; //编码结束符
for(i=1;i<=n;i++) //逐个字符求Huffman编码
{
start=n-1; //编码结束符位置
for(c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent)//从叶子到根逆向求编码
if(HT[f].lchild==c)
cd[--start]='0';
else
cd[--start]='1';
HC[i]=(char*)malloc((n-start)*sizeof(char));//为第i个字符编码分配空间
strcpy(HC[i],&cd[start]);//从cd复制编码(串)到HC
}
free(cd);//释放工作空间
//方法二:无栈非递归遍历Huffman树,求Huffman编码
/* int m,i,s1,s2;
unsigned c,cdlen;
HuffmanTree p;
char *cd;
if(n<=1)
return;
m=2*n-1;
HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));
for(p=HT+1,i=1;i<=n;++i,++p,++w)
{
(*p).weight=*w;
(*p).parent=0;
(*p).lchild=0;
(*p).rchild=0;
}
for(;i<=m;++i,++p)
{
(*p).weight=0;
(*p).parent=0;
(*p).lchild=0;
(*p).rchild=0;
}
for(i=n+1;i<=m;++i)
{
select(HT,i-1,s1,s2);
HT[s1].parent=HT[s2].parent=i;
HT[i].lchild=s1;
HT[i].rchild=s2;
HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight;
}
HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char*));//分配n个字符编码的头指针向量
cd=(char*)malloc(n*sizeof(char));//分配求编码的工作空间
c=m;
cdlen=0;
for(i=1;i<=m;++i)
HT[i].weight=0; //遍历Huffman树时用做结点状态标志
while(c)
{
if(HT[c].weight==0)
{
HT[c].weight=1;
if(HT[c].lchild!=0)
{
c=HT[c].lchild;
cd[cdlen++]='0';
}
else if(HT[c].rchild==0)//登记叶子结点的字符的编码
{
HC[c]=(char*)malloc((cdlen+1)*sizeof(char));
cd[cdlen]='\0';
strcpy(HC[c],cd);//复制编码(串)
}
}
else if(HT[c].weight==1)//向右
{
HT[c].weight=2;
if(HT[c].rchild!=0)
{
c=HT[c].rchild;
cd[cdlen++]='1';
}
}
else
{//退回
HT[c].weight=0;
c=HT[c].parent;
--cdlen;//退到父结点,编码长度减1
}
}
free(cd);*/
}
//---------------------主函数-----------------------------------
void main()
{
HuffmanTree HT;
HuffmanCode HC;
int *w,n,i;
printf("请输入权值的个数(>1):");
scanf("%d",&n);
w=(int*)malloc(n*sizeof(int));
printf("请依次输入%d个权值(整型):\n",n);
for(i=0;i<=n-1;i++)
scanf("%d",w+i);
printf("权值依次为:\n");
HuffmanCoding(HT,HC,w,n);
for(i=1;i<=n;i++)
puts(HC[i]);
}
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