JAVA代码创建哈夫曼树

哈夫曼树

最近学习了数据结构中哈夫曼树的知识。
先来看哈夫曼树的定义：给定n个权值作为叶子节点，构造一棵二叉树，如果该树的带权路径长度（WPL）达到最小，则称这样的二叉树为最优二叉树，也称为哈夫曼树。
得明确几个重要的概念：

1. 路径和路径长度：在一棵树中，从一个节点往下可以达到的孩子或孙子节点之间的通路，称为路径。通路中分支的数目称为路径长度。若规定根节点的层数为1，则从根节点到第L层节点的路径长度为L-1。
2. 节点的权及带权路径长度：若将树中节点赋给一个有着某种含义的数值，则这个数值称为该节点的权，节点的带权路径长度为：从根结点到该节点之间的路径长度与该节点的权的乘积。
3. 树的带权路径长度：树的带权路径长度规定为所有叶子节点的带权路径长度之和，记为WPL

如有错误之处，还望指出，定会及时改正。

package com.tree.huffmanTree;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

/*
 * 给定一个数组，创建哈夫曼树
 */
public class HuffmanTreeDemo2 {

	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = new int[10];
		int num = 0;
		int count = 0;
		boolean flag = false;
		while (count < arr.length) {
			num = (int) (Math.random() * 20);
			for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
				if (num == arr[i]) {
					flag = true;
					break;
				}
			}
			if (!flag) {
				arr[count++] = num;
			} else {
				flag = false;
			}
		}
		System.out.println("原数组为：" + Arrays.toString(arr));
		// 创建成哈夫曼树
		Node2 huffmanTree = createHuffmanTree(arr);
		// 前序遍历哈夫曼树
		preList(huffmanTree);
	}

	public static Node2 createHuffmanTree(int[] arr) {
		// 首先将数组中的每个数据转换成Node,存放在list中
		List<Node2> list = new ArrayList<Node2>();
		for (int value : arr) {
			list.add(new Node2(value));
		}
		// 开始创建哈夫曼树
		// 分析：1.首先要将list进行排序
		// 2.排完序后，每次取出前两个节点，也就是权值最小和次小节点;
		// 3.将两个节点组成一棵二叉树，父节点权值即为两个节点权值之和
		// 4.在list中将处理过的两个节点删除,将新的节点插入
		// 5.重新排序
		// 6.重复执行上述步骤，直到每个节点都处理完结束。也就是list中只剩一个节点，也就是哈夫曼树的根节点
		int count = 0;
		while (list.size() > 1) {
			// 1.将list进行排序
			Collections.sort(list);
			// 2.取出最小和次小节点
			Node2 leftNode = list.get(0);
			Node2 rightNode = list.get(1);
			// 3.生成新节点,权值是两个节点的权值之和
			Node2 parent = new Node2(leftNode.value + rightNode.value);
			// 4.绑定关系
			parent.left = leftNode;
			parent.right = rightNode;
			// 5.删除处理过的两个节点
			list.remove(leftNode);
			list.remove(rightNode);
			// 6.将新节点添加进list
			list.add(parent);
			System.out.println("第" + (++count) + "次处理后：" + list);
		}
		// 最后只剩一个节点，就是哈夫曼树的根节点
		return list.get(0);
	}

	// 前序遍历
	public static void preList(Node2 root) {
		if (root != null) {
			root.preList();
		} else {
			System.out.println("空树无法遍历！");
		}
	}

}

//定义节点类
//因为要比较每个节点的大小，实现Comparable接口，实现compareTo方法
class Node2 implements Comparable<Node2> {
	int value;// 权值
	Node2 left;// 左子结点
	Node2 right;// 右子节点

	public Node2(int value) {
		this.value = value;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "Node2 [value=" + value + "]";
	}

	@Override
	public int compareTo(Node2 o) {
		// TODO Auto-generated method stub
		return this.value - o.value;
	}

	// 前序遍历
	public void preList() {
		System.out.println(this);
		if (this.left != null) {
			this.left.preList();
		}
		if (this.right != null) {
			this.right.preList();
		}
	}

}