c++哈夫曼树(简单创建,与遍历)

本文介绍如何使用C++编程语言,根据哈夫曼算法构造一棵最优二叉树,即带权路径长度最小的二叉树。通过递增排序权值并逐步合并最小权值节点来构建哈夫曼树的过程。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

/*
给定n个带权的节点,如何构造一棵n个带有给定权值的叶节点的二叉树,使其带全路径长度WPL
最小,构造最优树算法如下.
哈夫曼算法:
           1. 将n个权值分别为w1,w2,w3,....wn-1,wn的节点按权值递增排序,将每个权值作为一棵二叉树
        构成n棵二叉树森林F={T1,T2,T3,T4,...Tn},其中每个二叉树都只有一个权值,其左右字数为空
     2. 在森林F中选取根节点权值最小二叉树,作为左右字数构成一棵新的二叉树,并使得新的二叉树的根节点为
        其左右字数权值之和,其中叶子都是最初的树
     3. 在森林F中删除这两棵树,同时将新得到的二叉树代替这两个树加入到森林F中,因此森林中二叉树的个数比以前少一颗
     4. 对新的森林重复2和3,知道森林中只有一棵树位置,这棵树就是哈夫曼树.
          
*/

#include <iostream>
using namespace std;
#define LEAFNUM 10                //叶子节点数,也就是权值树
#define HUFNUM 2*LEAFNUM
#define MAXWEIGHT 999.9
//*********存储结构***********
class HufTree;
//***** Node**********
class NODE
{
private:
 char Data;                    //节点的数据域
 double Weight;      //节点的权值域
 int Lchild,Rchild,Parent;     //节点的左孩子右孩子及双亲域
public:
 NODE()                        //构造函数
 {
  Data = '\0';
  Weight = 0;
  Lchild = -1;
  Rchild = -1;
  Parent = -1;               //给节点的数据初始化
 }
 int Re_L(){return Lchild;}
 int Re_R(){return Rchild;}
 char Re_Data(){return Data;}
 double Re_Weight(){return Weight;}
 friend class HufTree;         //声明友元
};//Node

//********HufTree类**********
class HufTree
{
private:
 int NodeNum;
 NODE HufArry[HUFNUM];
public:
 HufTree(){NodeNum = 0;}
 void SetHuf(int,double,char);      //设置权值与数据域
 void CreatHuf();                   //创建哈夫曼树
 void SelectMin(int,int&,int&);     //查找哈夫曼树种两个权值最小的树
 void Find_Root_and_Print();              //查找树根节点位置
 void PrintHuf(int);                   //遍历哈夫曼树
};//huftree
 
void HufTree::SetHuf(int i,double wei,char ch)
{
 HufArry[i].Data = ch;
 HufArry[i].Weight = wei;
}
void HufTree::CreatHuf()
{
 cout<<"每次查询两个最小树的位置:"<<endl;
 for(int i = LEAFNUM; i < HUFNUM - 1; i++)
 {
  int p1 = 0;
  int p2 = 0;
  SelectMin(i,p1,p2);                     //找出当前树种权值最小的两颗树 
  cout<<p1<<"      < - >       "<<p2<<endl;
  HufArry[p1].Parent = i;     //设置两颗最小树的双亲
  HufArry[p2].Parent = i;
  HufArry[i].Lchild = p1;     //设置这棵3节点的树的根的权值以及孩子
  HufArry[i].Rchild = p2;     
  HufArry[i].Weight = HufArry[p1].Weight + HufArry[p2].Weight;
 }
 cout<<"************************"<<endl;
}
void HufTree::SelectMin(int i,int &p1,int &p2)
{
 int least1 = MAXWEIGHT;
 int least2 = MAXWEIGHT;
 for(int j = 0; j < i; j++)
 {
  if(HufArry[j].Parent == -1)
  {
   
   if(HufArry[j].Weight < least1)
   {
    least2 = least1;
    least1 = HufArry[j].Weight;
    p2 = p1;
    p1 = j;
   }
   else
   {
    if(HufArry[j].Weight < least2)
    {
     least2 = HufArry[j].Weight;
     p2 = j;
    }
   }
  }
 }
}
void HufTree::Find_Root_and_Print()
{
 int root;
 for(int i = 0; i < HUFNUM - 1; i++)
 {
  if(HufArry[i].Parent == -1)
  {
   root =  i;
   break;
  }
 }
 PrintHuf(root);
}
void HufTree::PrintHuf(int position)
{
 if(NodeNum == LEAFNUM)
 {
  
  return;
 }
 else
 {
  if(HufArry[position].Data != '\0')  //如果是叶子节点
  {
   cout<<"权值:"<<HufArry[position].Weight<<"<-> 数据:"<<HufArry[position].Data<<" 此节点为叶子"<<endl;
   NodeNum = NodeNum + 1;
  }
  else
  {
   cout<<"权值:"<<HufArry[position].Weight<<" 此节点无数据域,不是叶子"<<endl;
   PrintHuf(HufArry[position].Lchild);
   PrintHuf(HufArry[position].Rchild);
  }
 }
 
   
}
int main()
{
 HufTree Tree;
 cout<<"请输入"<<LEAFNUM<<"对(权值,数据):"<<endl;
 double wei;
 char ch;
 for(int i = 0; i < LEAFNUM; i++)
 {
  cin>>wei;
  cin>>ch;
  Tree.SetHuf(i,wei,ch);
 }
 Tree.CreatHuf();          //创建哈夫曼树
 Tree.Find_Root_and_Print();                     //遍历哈夫曼树
 return 0;
}
/*测试数据
1 a
2 b
5 c
7 d
4 e
13 f
3 g
6 h
11 i
8 l
*/


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