数据结构—哈夫曼树

/*
哈夫曼树。
*/
#include <iostream>
#include <malloc.h>
#define M 2*N-1
#define N 50
typedef char ElemType;
using namespace std;
typedef struct
{
char data;     //节点值
double weight;  //权值
int parent;    //双亲节点
int lchild;    //左孩子节点
int rchild;    //右孩子节点
} HTNode;

typedef struct
{
char cd
;   //存放当前节点的哈夫曼编码
int start;    //cd[start]~cd
存放哈夫曼编码
}HCode;
/*
算法思路：
先将所有2n-1个节点的parent、lchild和rchild域置为初值-1，处理每个非叶子节点ht[i]:
从ht[0]~ht[i-1]中找出根节点权值最小的两个，将它们作为ht[i]的左右子树，并将它们两个的双亲节点置为ht[i],
并且ht[i]的权值为它们两个权值之和。如此操作，直到所有n-1个非叶子节点处理完毕。
*/
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;
}
}

/*
以字符集合做叶子节点，以频率做权值构造哈夫曼树，规定哈夫曼树的左分支为0,右分支为1。

*/
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;
cout<<"  输出哈夫曼编码:\n"; //输出哈夫曼编码
for (i=0; i<n; i++)
{
j=0;
cout<<"      "<<ht[i].data<<":\t";
for (k=hcd[i].start; k<=n; k++)
{
cout<<hcd[i].cd[k];
j++;
}
m+=ht[i].weight;
sum+=ht[i].weight*j;
cout<<endl;
}
cout<<"\n  平均长度="<<1.0*sum/m<<endl;
}

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];
}
cout<<endl;
CreateHT(ht,n);
CreateHCode(ht,hcd,n);
DispHCode(ht,hcd,n);
cout<<endl;
return 0;
}