第十一周 验证算法 哈夫曼编码的算法验证

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文件名称：项目.cpp
作    者：纪冬雪
完成日期：2015年11月20日
版 本 号：v1.0

问题描述:  运行并重复测试教学内容中涉及的算法。改变测试数据进行重复测试的意义在于，
可以从更多角度体会算法，以达到逐渐掌握算法的程度。
使用你的测试数据，并展示测试结果，观察运行结果，以此来领会算法。
输入描述： 若干测试数据。
程序输出： 对应数据的输出。
*/

#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;
}