第11周—项目1（4） 哈夫曼编码的算法验证

问题描述及代码：

#ifndef BTREE_H_INCLUDED
#define BTREE_H_INCLUDED
/*
*烟台大学计控学院
*作 者：杨征
*完成日期：2015年11月9日
*问题描述：根据哈夫编码树求对应的哈夫编码的算法
*/
#endif // BTREE_H_INCLUDED

#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：



知识点总结：

哈夫曼编码的实质是使用频率越高的字符采用越短的编码。就是先找连个最小的节点相加然后在找小的值与双亲节点相加直至找到根节点

学习心得：

自己会构造哈夫曼树但代码看的有点费劲