赫夫曼编码

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <malloc.h>
#include <cstring>
using namespace std;
#define MAX 100000000
typedef char **HuffmanCode; //动态分配数组存储赫夫曼编码表
typedef struct
{
    unsigned int weight;
    unsigned int parent,lchild,rchild;
}HTNode,*HuffmanTree; //动态分配数组存贮赫夫曼树
int imin(HuffmanTree t,int i)
{ //返回赫夫曼树t的前i个结点中权值最小的树的根结点序号
    int m;
    unsigned int k=MAX;
    for(int j=1;j<=i;j++)
    {
        if(t[j].weight<k&&t[j].parent==0)//t[j]的权小于k,又是树的根节点
          {
              k=t[j].weight; //t[j]的权值赋值给k
              m=j;  //序号赋给m
          }
    }
    t[m].parent=1; //给选中的根节点的双亲赋非0值,避免二次查找
    return m; //返回权值最小的根节点的序号
}
void select(HuffmanTree t,int i,int &s1,int &s2)
{//在赫夫曼树t的前i个结点选择两个权值最小的树的根节点的序号,s1为权值较小的
    int j;
    s1=imin(t,i);
    s2=imin(t,i);
    if(s1>s2) //交换确保正确
    {
        j=s1;
        s1=s2;
        s2=j;
    }
}
void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int *w,int n)
{
    int start,m,i,s1,s2;
    unsigned f,c;
    HuffmanTree p;
    char *cd;
    if(n<=1)  //叶子结点数不大于1
        return ;
    m=2*n-1;  //n个叶子结点的赫夫曼树共有m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++)
    { //p的初值指向1号单元
      (*p).weight=*w; //赋权值
      (*p).parent=0;  //双亲域为空(是根节点)
      (*p).lchild=0; //左右孩子为空(是叶子结点,即单节点)
      (*p).rchild=0;
    }
    for(;i<=m;i++,p++)   //i从n+1到m
        (*p).parent=0; //其余结点的双亲域初值为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,s2
        select(HT,i-1,s1,s2);//i号分别是s1,s2的双亲
        HT[s1].parent=HT[s2].parent=i;
        HT[i].lchild=s1;//i号单元的左右孩子分别是s1,s2
        HT[i].rchild=s2;
        HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight;//i的权值是s1与s2的和
    }
    HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char *));
    cd=(char *)malloc(n*sizeof(char));//分配求编码的工作空间
    cd[n-1]='\0'; //编码结束符
    for(i=1;i<=n;i++)
    {
        start=n-1;
        for(c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent)
            if(HT[f].lchild==c) //c是其双亲的左孩子
            cd[--start]='0';  //由叶子向根赋值0
            else
            cd[--start]='1';   //由叶子向根赋值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]);
    }
    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:");
    scanf("%d",&n);
    w=(int *)malloc(n*sizeof(int ));
    printf("请依次输入%d个权值",n);
    for(int i=0;i<=n-1;i++)
        scanf("%d",w+i); //依次输入权值
    HuffmanCoding(HT,HC,w,n); //根据w所存的n个权值构造赫夫曼树HT,n个赫夫曼编码存于HC
    for(i=1;i<=n;i++)
        puts(HC[i]);
    return 0;

}

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