第十一周项目4哈夫曼编码的算法验证

问题及描述：

/*

 *Copyright(c++)2015,烟台大学计算机与控制工程学院

 *All rights reserved,

 *文件名称：tree.cpp

 *作    者：程梦莹

 *完成日期：2015年11月9日

 *版本号：v1.0

 *问题描述：

 



问题输出：

*/

btree.h

#ifndef BTREE_H_INCLUDED
#define BTREE_H_INCLUDED

#define MaxSize 100
typedef char ElemType;
typedef struct node
{
ElemType data;              //数据元素
struct node *lchild;        //指向左孩子
struct node *rchild;        //指向右孩子
} BTNode;
void CreateBTNode(BTNode *&b,char *str);        //由str串创建二叉链
BTNode *FindNode(BTNode *b,ElemType x);     //返回data域为x的节点指针
BTNode *LchildNode(BTNode *p);  //返回*p节点的左孩子节点指针
BTNode *RchildNode(BTNode *p);  //返回*p节点的右孩子节点指针
int BTNodeDepth(BTNode *b); //求二叉树b的深度
void DispBTNode(BTNode *b); //以括号表示法输出二叉树
void DestroyBTNode(BTNode *&b);  //销毁二叉树

#endif // BTREE_H_INCLUDED

btree.cpp

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "btree.h"

void CreateBTNode(BTNode *&b,char *str)     //由str串创建二叉链
{
BTNode *St[MaxSize],*p=NULL;
int top=-1,k,j=0;
char ch;
b=NULL;             //建立的二叉树初始时为空
ch=str[j];
while (ch!='\0')    //str未扫描完时循环
{
switch(ch)
{
case '(':
top++;
St[top]=p;
k=1;
break;      //为左节点
case ')':
top--;
break;
case ',':
k=2;
break;                          //为右节点
default:
p=(BTNode *)malloc(sizeof(BTNode));
p->data=ch;
p->lchild=p->rchild=NULL;
if (b==NULL)                    //p指向二叉树的根节点
b=p;
else                            //已建立二叉树根节点
{
switch(k)
{
case 1:
St[top]->lchild=p;
break;
case 2:
St[top]->rchild=p;
break;
}
}
}
j++;
ch=str[j];
}
}
BTNode *FindNode(BTNode *b,ElemType x)  //返回data域为x的节点指针
{
BTNode *p;
if (b==NULL)
return NULL;
else if (b->data==x)
return b;
else
{
p=FindNode(b->lchild,x);
if (p!=NULL)
return p;
else
return FindNode(b->rchild,x);
}
}
BTNode *LchildNode(BTNode *p)   //返回*p节点的左孩子节点指针
{
return p->lchild;
}
BTNode *RchildNode(BTNode *p)   //返回*p节点的右孩子节点指针
{
return p->rchild;
}
int BTNodeDepth(BTNode *b)  //求二叉树b的深度
{
int lchilddep,rchilddep;
if (b==NULL)
return(0);                          //空树的高度为0
else
{
lchilddep=BTNodeDepth(b->lchild);   //求左子树的高度为lchilddep
rchilddep=BTNodeDepth(b->rchild);   //求右子树的高度为rchilddep
return (lchilddep>rchilddep)? (lchilddep+1):(rchilddep+1);
}
}
void DispBTNode(BTNode *b)  //以括号表示法输出二叉树
{
if (b!=NULL)
{
printf("%c",b->data);
if (b->lchild!=NULL || b->rchild!=NULL)
{
printf("(");
DispBTNode(b->lchild);
if (b->rchild!=NULL) printf(",");
DispBTNode(b->rchild);
printf(")");
}
}
}
void DestroyBTNode(BTNode *&b)   //销毁二叉树
{
if (b!=NULL)
{
DestroyBTNode(b->lchild);
DestroyBTNode(b->rchild);
free(b);
}
}

main.cpp

#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define N 50        //叶子结点数
#define M 2*N-1     //树中结点总数

//哈夫曼树的节点结构类型
typedef struct
{
char data;  //结点值
double weight;  //权重
int parent;     //双亲结点
int lchild;     //左孩子结点
int rchild;     //右孩子结点
} HTNode;

//每个节点哈夫曼编码的结构类型
typedef struct
{
char cd
; //存放哈夫曼码
int start;
} HCode;

//构造哈夫曼树
void CreateHT(HTNode ht[],int n)
{
int i,k,lnode,rnode;
double min1,min2;
for (i=0; i<2*n-1; i++)         //所有结点的相关域置初值-1
ht[i].parent=ht[i].lchild=ht[i].rchild=-1;
for (i=n; i<2*n-1; i++)         //构造哈夫曼树
{
min1=min2=32767;            //lnode和rnode为最小权重的两个结点位置
lnode=rnode=-1;
for (k=0; k<=i-1; k++)
if (ht[k].parent==-1)   //只在尚未构造二叉树的结点中查找
{
if (ht[k].weight<min1)
{
min2=min1;
rnode=lnode;
min1=ht[k].weight;
lnode=k;
}
else if (ht[k].weight<min2)
{
min2=ht[k].weight;
rnode=k;
}
}
ht[i].weight=ht[lnode].weight+ht[rnode].weight;
ht[i].lchild=lnode;
ht[i].rchild=rnode;
ht[lnode].parent=i;
ht[rnode].parent=i;
}
}

//实现哈夫曼编码
void CreateHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],int n)
{
int i,f,c;
HCode hc;
for (i=0; i<n; i++) //根据哈夫曼树求哈夫曼编码
{
hc.start=n;
c=i;
f=ht[i].parent;
while (f!=-1)   //循序直到树根结点
{
if (ht[f].lchild==c)    //处理左孩子结点
hc.cd[hc.start--]='0';
else                    //处理右孩子结点
hc.cd[hc.start--]='1';
c=f;
f=ht[f].parent;
}
hc.start++;     //start指向哈夫曼编码最开始字符
hcd[i]=hc;
}
}

//输出哈夫曼编码
void DispHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],int n)
{
int i,k;
double sum=0,m=0;
int j;
printf("  输出哈夫曼编码:\n"); //输出哈夫曼编码
for (i=0; i<n; i++)
{
j=0;
printf("      %c:\t",ht[i].data);
for (k=hcd[i].start; k<=n; k++)
{
printf("%c",hcd[i].cd[k]);
j++;
}
m+=ht[i].weight;
sum+=ht[i].weight*j;
printf("\n");
}
printf("\n  平均长度=%g\n",1.0*sum/m);
}

int main()
{
int n=8,i;      //n表示初始字符串的个数
char str[]= {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'};
double fnum[]= {0.07,0.19,0.02,0.06,0.32,0.03,0.21,0.1};
HTNode ht[M];
HCode hcd
;
for (i=0; i<n; i++)
{
ht[i].data=str[i];
ht[i].weight=fnum[i];
}
printf("\n");
CreateHT(ht,n);
CreateHCode(ht,hcd,n);
DispHCode(ht,hcd,n);
printf("\n");
return 0;
}

运行结果：


学习心得：哈弗曼树还是比较繁琐的，掌握需要时间，加油!