【数据结构】赫夫曼树

数据结构赫夫曼树

/*
	名称：赫夫曼树
	语言：数据结构C语言版 
	编译环境：VC++ 6.0
	日期： 2014-3-26 
*/

#include <stdio.h>
#include <limits.h>
#include <malloc.h>
#include <string.h>
#include <windows.h>

// 赫夫曼树和赫夫曼编码的存储表示 
typedef struct
{
	unsigned int weight;
	unsigned int parent,lchild,rchild;
}HTNode,*HuffmanTree; // 动态分配数组存储赫夫曼树 

typedef char **HuffmanCode; // 动态分配数组存储赫夫曼编码表 

// 函数void select()调用
int min1(HuffmanTree t,int i)
{ 
	int j,flag;
	unsigned int k=UINT_MAX; // 取k为不小于可能的值 
	for(j = 1; j <= i; j++)
		if(t[j].weight < k && t[j].parent == 0)
			k = t[j].weight,flag = j;
	t[flag].parent=1;
	return flag;
}

// s1为最小的两个值中序号小的那个
void select(HuffmanTree t,int i,int *s1,int *s2)
{ 
	int j;
	*s1=min1(t,i);
	*s2=min1(t,i);
	if(*s1 > *s2)
	{
		j=*s1;
		*s1=*s2;
		*s2=j;
	}
}

// w存放n个字符的权值(均>0),构造赫夫曼树HT,并求出n个字符的赫夫曼编码HC
void HuffmanCoding(HuffmanTree *HT,HuffmanCode *HC,int *w,int n) 
{  
	int m,i,s1,s2,start;
	unsigned c,f;
	HuffmanTree p;
	char *cd;
	
	if(n<=1)
		return;
	m=2*n-1;	//因为一颗有n个叶子结点的赫夫曼树共有2n-1个结点
	*HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode)); // 0号单元未用 
	for(p=*HT+1,i=1;i<=n;++i,++p,++w)	//初始化各结点的权值
	{
		(*p).weight=*w;
		(*p).parent=0;
		(*p).lchild=0;
		(*p).rchild=0;
	}
	for(;i<=m;++i,++p)	//初始化双亲位置
		(*p).parent=0;
	for(i=n+1;i<=m;++i) // 建赫夫曼树 
	{
		// 在HT[1 ~ i-1]中选择parent为0且weight最小的两个结点,其序
		// 号分别为s1和s2 
		select(*HT,i-1,&s1,&s2);
		(*HT)[s1].parent=(*HT)[s2].parent=i;
		(*HT)[i].lchild=s1;
		(*HT)[i].rchild=s2;
		(*HT)[i].weight=(*HT)[s1].weight+(*HT)[s2].weight;
	}
	// 从叶子到根逆向求每个字符的赫夫曼编码 
	*HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char*));
	// 分配n个字符编码的头指针向量([0]不用) 
	cd=(char*)malloc(n*sizeof(char)); // 分配求编码的工作空间 
	cd[n-1]=''; // 编码结束符 
	for(i=1;i<=n;i++)
	{ 
		// 逐个字符求赫夫曼编码 
		start=n-1; // 编码结束符位置 
		for(c=i,f=(*HT)[i].parent; f!=0; c=f,f=(*HT)[f].parent)
			// 从叶子到根逆向求编码 
			if((*HT)[f].lchild==c)
				cd[--start]='0';
			else
				cd[--start]='1';
		(*HC)[i]=(char*)malloc((n-start)*sizeof(char));
		// 为第i个字符编码分配空间 
		strcpy((*HC)[i],&cd[start]); // 从cd复制编码(串)到HC 
	}
	free(cd); // 释放工作空间 
}

int main()
{
	HuffmanTree HT;
	HuffmanCode HC;
	int *w,n,i;
	
	printf("请输入权值的个数(>1)：");
	scanf("%d",&n);
	w=(int*)malloc(n*sizeof(int));
	printf("请依次输入%d个权值(整型)：n",n);
	for(i=0;i<=n-1;i++)
		scanf("%d",w+i);
	HuffmanCoding(&HT,&HC,w,n);
	for(i=1;i<=n;i++)
		puts(HC[i]);
		
	system("pause");
	return 0;
}
/*
输出效果：

请输入权值的个数(>1)：4
请依次输入4个权值(整型)：
7 5 2 4
0
10
110
111
请按任意键继续. . . 

*/

（编辑：李大同）

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