数据结构14:哈夫曼树的创建和编码

本文介绍了哈夫曼树的创建过程,重点在于使用C语言实现哈夫曼树的顺序存储,并讲解了如何根据叶节点创建树结构及编码生成的方法。通过选取最小权重的节点构建树,并回溯生成编码,最终展示运行结果和完整代码。

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摘要: 哈夫曼树是十分重要的,常用于压缩的编码和解码。但写起来也比较折磨。

迟到的代码,实在抱歉。上代码!
一.代码块

其实由于哈夫曼树结点的度要么为0,要么为2,并且输入的编码的元素必为
叶节点,所以n个元素也就是n个叶节点的哈夫曼树必为2n-1个总结点。知道了结点个数,我们肯定更喜欢用顺序存储(数组)来存储哈夫曼树,而孩子和双亲则类似于静态链表,用下标代替地址
1)结构体定义

typedef struct huffmanTree
{
   
	char data;
	int weight;
	int lchild,rchild,parent;
}HTNode,*huffmanTreePtr;

typedef char **huffmanTreeCode;//这个其实就是把char** 这个二维数组换成这个名字

2)选取最小的两个权重

由于我们每一次都选用最小的两个值来构建他们的双亲,所以这个函数就是选择从1到length里面最小的两个,用min1和min2传出来。注意,c语言不支持函数传入变量地址,但是c++支持,所以这个虽然用c写的,但是后缀需要是cpp。

void select(huffmanTreePtr &HT,int length,int &min1,int &min2)
{
   
	//这里的tool就是用来找到最小元素的 
	int i,tool = 100000;
	//记录最小的那一个
	for(i = 1;i <= length;i ++)
	{
   
		//只能选择没有双亲的,即没被选过的 
		if(HT[i].weight < tool && HT[i].parent == 0)
		{
   
			tool = HT[i].weight;
			min1 = i;
		}
	}
	
	//记录第二小的那一个
	tool = 100000;
	for(i = 1;i <= length;i ++)
	{
   
		//i不等于于min1代表把第一遍选出的最小元素剔除了 
		if(HT[i].weight < tool && HT[i].parent == 0 && i != min1)
		{
   
			tool = HT[i].weight;
			min2 = i;
			
		}
	}
}

3)创建哈夫曼树
我们输入的数据必为树的叶结点,并且我们是用他们往上去构建树,所以我们先直接把叶结点存在数组1-n的位置。虽然本质上是哈夫曼树,但对于计算机,他就是一个结构体的数组,对我们来说该如何体现树的结构性呢,就是用结构体里面的孩子和双亲代表下标来将他们链接起来。

void createHT(huffmanTreePtr &HT,char *dataArray,int *weightArray,int n)
{
   
	
	int i;
	
	//用来记录下标 
	int min1,min2;
	
	/*为了方便,我们不用数组的第0个元素,所以申请2n个空间*/
	HT = (huffmanTreePtr)malloc(2*n*sizeof(HTNode));
	
	/*对于叶节点,我们将其全部放在数组前n个里面,后面n-1个用来放合成的结点*/
	for(i = 1; i <= n;i ++)
	{
   
		HT[i].data = dataArray[i-1];
		HT[i].weight = weightArray[i-1];
	}
	
	//由于数组0号我们没有用,所以将他们全部初始化为0,代表没有 
	for(i = 0;i < 2*n;i ++)
	{
   
		HT[i].lchild = 0;
		HT[i].rchild = 0;
		HT[i].parent  = 0;
	} 
	
	//这里是开始给后面n-1个合成的元素找双亲和孩子 
	for(i = n+1;i < 2*n;i ++)
	{
   
		select(HT,i-1,min1,min2); 
		HT[i].weight = HT[min1].weight + HT[min2].weight;
		HT[i].lchild = min1;
		HT[i].rchild = min2;
		HT[min1].parent = i;
		HT[min2].parent = i;
	}
	
}

4)创建每个元素的编码

huffmanTreeCode就是一个二维数组,里面每一个元素都是存放编码的数组

我们用的办法是从叶结点网上回溯到根节点,所以得到的编码是逆序的,我们就用一个临时数组存放编码,如果他是双亲的左孩子,就在临时数组的倒数的二个位置(倒数第一个位置为结束符’\0’)赋0,如果是右孩子就赋1。再想上回溯,给倒数第三个位置赋值,一直到根节点。

最后再

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