Huffman编码示例程序

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本文介绍了一种基于C语言实现哈夫曼树及其编码的方法。通过定义哈夫曼树节点结构体，创建并维护一个有序哈夫曼森林来逐步构建完整的哈夫曼树。最后，递归遍历哈夫曼树生成各个叶子节点对应的哈夫曼编码，并计算加权路径长度（PWL）。文章提供了完整的源代码实现。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
/*哈夫曼树结点*/
typedef struct _node
{
	int weight;	/*权*/
	struct _node *lchild, *rchild;
}HNode, *PHNode;
/*将哈夫曼放入哈夫曼森林（指针数组），保持森林中各树根权值降序排列
trees: 哈夫曼森林，n：森林中已有树棵数，node：待加入的哈夫曼树
*/
void AddNode(PHNode* trees, int n, PHNode node)
{
	/*为给定结点寻找在森林中合适的位置*/
	while (n > 0 && node->weight > trees[n-1]->weight) 
	{
		trees[n]=trees[n-1]; 
		n--;
	}
	trees[n] = node;
}
/*
根据给定权值，创建一棵哈夫曼树
ws为权值数组，以 0 作为结束标志
*/
PHNode CreateHuffmanTree(int* ws)
{
	int i, n=0;
	PHNode* trees;/*二叉树森林*/
	PHNode t1, t2, root;
	while (ws[n]) n++;	/*获取仅值的个数*/
	trees = (PHNode*)malloc(sizeof(PHNode)*n); /*分配n个指针*/
	/*为给定权值创建一棵树，放入森林*/
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		root = (PHNode)malloc(sizeof(HNode));
		root->weight = ws[i];
		root->lchild = root->rchild = NULL;
		AddNode(trees, i, root); 
	}
	
	while (n>1)
	{
		t1=trees[n-1];
		t2=trees[n-2];
		root = (PHNode)malloc(sizeof(HNode));
		root->weight = t1->weight + t2->weight;
		root->lchild = t1;	root->rchild = t2;
		/*为新的树根找到合适的位置，插入到森林*/
		AddNode(trees, n-2, root);
		n--;
	}
	root = trees[0];
	free(trees);
	return root;
}
/*打印哈夫曼编码，返回哈夫曼树的PWL*/
int PrintCodes(PHNode root, char* code)
{
	char *newcode;
	int weight=0;
	int len = code ? strlen(code) : 0;
	if (!root->lchild&&!root->rchild) /*是叶结点，则输出结果*/
	{
		printf("%d /t%s/n", root->weight, code);
		return len * root->weight;
	}

	len++; /*新编码的长度*/
	/*将上级传递的编码code，加上一个'0'或'1'作为新编码*/
	newcode =(char*)malloc(len+1);
	if (code) strcpy(newcode, code);
	newcode[len] = '/0';
	/*左分支编码添加0*/
	newcode[len-1] = '0';
	weight += PrintCodes(root->lchild, newcode); 
	/*右分支编码添加1*/
	newcode[len-1] = '1';
	weight += PrintCodes(root->rchild, newcode); 
	free(newcode);
	return weight;
}
/*删除哈夫曼树*/
void DestoryTree(PHNode root)
{
	if (!root) return;
	DestoryTree(root->lchild);
	DestoryTree(root->rchild);
	free(root);
}

void main()
{
	PHNode root;
	int ws[100],i;
	while (1)
	{
		printf("请输入权值，以 0 结束/n");
		i = 0;
		do
		{
			scanf("%d", &ws[i]);
		}while(ws[i++]);
		if (!ws[0]) break; //直接输入0退出程序
		root = CreateHuffmanTree(ws);
		printf("/n权值/t编码/n");
		printf("/nPWL=%d/n", PrintCodes(root,NULL));
		DestoryTree(root);
		printf("/n");
	}
} 