哈夫曼树基本介绍
- 给定n个权值作为n个叶子结点,构造一棵二叉树,若该树的带权路径长度(wpl)达到最小,称这样的二又树为最优二又树,也称为哈夫曼树(Huffman Tree),还有的书翻译为赫夫曼树。
- 哈夫曼树是带权路径长度最短的树,权值较大的结点离根较近。
哈夫曼树的重要概念
- 路径和路径长度:在一棵树中,从一个结点往下可以达到的孩子或孙子结点之间的通路,称为路径。通路中分支的数目称为路径长度。若规定根结点的层数为1,则从根结点到第L层结点的路径长度为L-1结点的权及带权路径长度:若将树中结点赋给一个有着某种含义的数值,则这个数值称为该结点的权。
- 结点的带权路径长度:从根结点到该结点之间的路径长度与该结点的权的乘积。
- 树的带权路径长度:树的带权路径长度规定为所有叶子结点的带权路径长度之和,记为WPL(weighted path length),权值越大的结点离根结点越近的二又树才是最优二叉树。
- WPL最小的就是哈夫曼树。
创建哈夫曼树
- 从小到大进行排序,将每一个数据,每个数据都是一个节点,每个节点可以看成是一颗最简单的二叉树
- 取出根节点权值最小的两颗二叉树
- 组成一颗新的二叉树,该新的二叉树的根节点的权值是前面两颗二叉树根节点权值的和
- 再将这颗新的二又树,以根节点的权值大小再次排序,不断重复1-2-3-4的步骤,直到数列中,所有的数据都被处理,就得到一颗哈夫曼树
哈夫曼树代码实现
package com.huffmantree;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
public class HuffmanTree {
public static void main(String[] args) {
int arr[] = { 13, 7, 8, 3, 29, 6, 1 };
Node root = createHuffmanTree(arr);
preOrder(root);
}
public static void preOrder(Node root) {
if (root != null) {
root.preOrder();
} else {
System.out.println("空树");
}
}
public static Node createHuffmanTree(int[] arr) {
List<Node> nodes = new ArrayList<Node>();
for (int value : arr) {
nodes.add(new Node(value));
}
while (nodes.size() > 1) {
Collections.sort(nodes);
System.out.println("nodes" + nodes);
Node leftNode = nodes.get(0);
Node rightNode = nodes.get(1);
Node parent = new Node(leftNode.value + rightNode.value);
parent.left = leftNode;
parent.right = rightNode;
nodes.remove(leftNode);
nodes.remove(rightNode);
nodes.add(parent);
}
return nodes.get(0);
}
}
class Node implements Comparable<Node> {
int value;
Node left;
Node right;
public void preOrder() {
System.out.println(this);
if (this.left != null) {
this.left.preOrder();
}
if (this.right != null) {
this.right.preOrder();
}
}
public Node(int value) {
this.value = value;
}
@Override
public String toString() {
return "Node [value=" + value + "]";
}
@Override
public int compareTo(Node o) {
return this.value - o.value;
}
}