最优二叉树之哈夫曼编码

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
using namespace std;

#define N 100        // 默认编码字符的个数的范围为1~100，如果后面输入的n大于100则要在这里做修改
#define M (2*N-1)    // 树中总的结点数目  N也是树中的叶子数

struct HTNode{
    unsigned int weight;  //哈夫曼树节点的权值
    unsigned int parent,lchild,rchild;  //parent，lchild,rchild存的是序号
};

struct HTCode{
    char data;     // 待编码的字符
    int weight;    // 字符的权值
    char code[N];  // 字符的编码   默认最大范围为100
};

// 初始化，读入待编码字符的个数n，从键盘输入n个字符和n个权值
void init_huffman(HTCode hc[], int k)//数组的名字就是地址,可以直接修改原数组,
//但这样是把整个数组传了过来,可以传一个指针过来
{
    int i;
    printf("please input %d characters:\n", k);
    for(i = 1; i <= k; i++)
        scanf("%c", &hc[i].data);
    printf("\nplease input %d weights:\n", k);
    for(i = 1; i <= k-1; i++)
        scanf("%d",&hc[i].weight);
    scanf("%d", &hc[i].weight);
}

void select(HTNode ht[], int k, int *s1, int *s2)
{// ht[1...k]中选择parent为0，并且weight最小的两个结点，其序号由指针变量s1，s2指示
    int i;
    for(i = 1; i <= k && ht[i].parent != 0; i++)
        ;
    *s1 = i;
    for(i = 1; i <= k; i++)
    {
        if(ht[i].parent == 0 && ht[i].weight < ht[*s1].weight)
            *s1 = i;
    }//最后找到最小权值的序号i了

    for(i = 1; i <= k ; i++)
    {
        if(ht[i].parent == 0 && i != *s1)
            break;
    }
    *s2 = i;
    for(i = 1; i <= k; i++)
    {
        if(ht[i].parent == 0 && i != *s1 && ht[i].weight < ht[*s2].weight)
            *s2 = i;
    }//最后找到最小权值的序号i了
}

void HuffmanCoding(HTNode ht[], HTCode hc[], int n)
{// 构造Huffman树ht，并求出n个字符的编码
    int s1, s2, c, f, start;
    int m = 2 * n - 1;
    int i;
    //ht[0].lchild = ht[0].rchild = ht[0].parent = 0;
    if(n <= 1)
        return ;
    for(i = 1; i <= m; i++)
    {
        if(i <= n)
            ht[i].weight = hc[i].weight;       //n个节点初始化
        ht[i].parent = ht[i].lchild = ht[i].rchild = 0;     //其他项都是0
    }
    for(i = n + 1; i <= m; i++)
    {//ht[1...k]中选择parent为0，并且weight最小的两个结点，其序号由指针变量s1，s2指示
        select(ht, i - 1, &s1, &s2);
        ht[s1].parent = ht[s2].parent = i;  //标记他们已经找到父亲了
        ht[i].lchild = s1;  //记住孩子的序号
        ht[i].rchild = s2;
        ht[i].weight = ht[s1].weight + ht[s2].weight;//将最小的两个节点连起来，他们的权值和作为父亲的权值
    }
    char cd[n];
    cd[n-1] = '\0';   //编码结束符
    for(i = 1; i <= n; i++)
    {//逆向生成编码
        start = n - 1;      //编码结束的位置
        for(c = i, f = ht[i].parent; f!=0; c=f,f=ht[f].parent)
        {//f等于0的是根节点 从最下面的叶子往上爬到根的位置
            if(ht[f].lchild == c)
                cd[--start] = '0';
            else
                cd[--start] = '1';
        }
        strcpy(hc[i].code, &cd[start]);  //节点的code的数字位数不一定相同,所以
    }  //要从start开始，从而也就可以在一开始设定一个大一点(N)的默认的字符数组          
}//如果选择动态生成cd字符数组，则在最后面记得要free(cd);

int main()
{
    int n;
    printf("please input n = ");
    scanf("%d",&n);
    getchar();

    HTNode ht[2*n-1 + 1];      //不用序号0
    HTCode hc[n + 1];
    init_huffman(hc, n);
    HuffmanCoding(ht, hc, n);

    for(int i = 1; i <= n; i++)
        printf("\n%c---%s\n", hc[i].data, hc[i].code);
    return 0;
}