minheap.h

传统Huffman的具体算法

/****************  算法5.12 堆的类定义和筛选法  **********************/
/****************           MinHeap.h           **********************/

#define FALSE 0
#define TRUE 1

template <class T>
class MinHeap  { 							//最小堆类定义
private:
	T* heapArray;							//存放堆数据的数组
	int CurrentSize;						//当前堆中元素数目
	int MaxSize;							//堆所能容纳的最大元素数目
	void swap(int pos_x, int pos_y);		//交换位置x和y的元素
	void BuildHeap();						//建堆
public:
	MinHeap(const int n);				 //构造函数,n表示初始化堆的最大元素数目
	virtual ~MinHeap(){delete []heapArray;}; 	//析构函数
    bool isLeaf(int pos) const;		 	    //如果是叶结点，返回TRUE
	int leftchild(int pos) const;		   	//返回左孩子位置
	int rightchild(int pos) const;			//返回右孩子位置
	int parent(int pos) const;				//返回父结点位置
	bool Remove(int pos, T& node);			//删除给定下标的元素
	bool Insert(const T& newNode);			//向堆中插入新元素newNode
	T& RemoveMin();				        	//从堆顶删除最小值
	void SiftUp(int position);			 //从position向上开始调整，使序列成为堆
	void SiftDown(int left);             //筛选法函数，参数left表示开始处理的数组下标
};
template<class T>
MinHeap<T>::MinHeap(const int n)  {
	if(n <= 0)
		return;
	CurrentSize = 0;													
	MaxSize = n;							//初始化堆容量为n
	heapArray = new T[MaxSize];		    //创建堆空间
	//此处进行堆元素的赋值工作
	BuildHeap();
}
template<class T>
bool MinHeap<T>::isLeaf(int pos) const  {
	return (pos >= CurrentSize/2) && (pos < CurrentSize);
}

template<class T>
void MinHeap<T>::BuildHeap()  {
	for (int i = CurrentSize/2-1; i >= 0; i--) 	//反复调用筛选函数
		SiftDown(i);
}

template<class T>
int MinHeap<T>::leftchild(int pos) const  {
	return 2*pos + 1;						//返回左孩子位置
}

template<class T>
int MinHeap<T>::rightchild(int pos) const  {
	return 2*pos + 2;						  //返回右孩子位置
}

template<class T>
int MinHeap<T>::parent(int pos) const  {
	return (pos-1)/2;						   //返回父结点位置
}

template <class T>
bool MinHeap<T>::Insert(const T& newNode)  {  //向堆中插入新元素newNode
	if(CurrentSize == MaxSize)				   //堆空间已经满
		return FALSE;
	heapArray[CurrentSize] = newNode;
	SiftUp(CurrentSize);					   //向上调整
	CurrentSize++;
	return TRUE;
}


template<class T>
void MinHeap<T>::swap(int pos_x, int pos_y)     //交换位置x和y的元素
{
 T temp = heapArray[pos_x];
 heapArray[pos_x] = heapArray[pos_y];
 heapArray[pos_y] = temp;
}

template<class T>
T& MinHeap<T>::RemoveMin()	 {				//从堆顶删除最小值
	if (CurrentSize == 0)  {
		cout<< "Can't Delete" <<endl;
//		exit(0);
	}
	else  {
		swap(0,--CurrentSize);					//交换堆顶和最后一个元素
		if(CurrentSize>1)
			SiftDown(0);						//从堆顶开始筛选
		return heapArray[CurrentSize];
	}
}

template<class T>
bool MinHeap<T>::Remove(int pos, T& node)  {    // 删除给定下标的元素
	if((pos < 0) || (pos >= CurrentSize))
		return false;
	T temp = heapArray[pos];
	heapArray[pos] = heapArray[--CurrentSize];		//指定元素置于最后
	SiftUp(pos);								//上升调整
	SiftDown(pos);							//向下调整
	node = temp;
	return true;
}

template <class T>
void MinHeap<T>::SiftDown(int left)  {
	int i = left;						//标识父结点
	int j = leftchild (i);					//标识关键值较小的子结点
	T	temp = heapArray[i];			//保存父结点
	while (j < CurrentSize)  		{   	//过筛
		if((j < CurrentSize-1) && (heapArray[j]>heapArray[j + 1]))
			j++;						//j指向右子结点
		if (temp>heapArray[j])  {
			heapArray[i] = heapArray[j];
			i = j;
			j = leftchild(j);				//向下继续
		}
		else break;
	}
	heapArray[i] = temp;
}