Huffman coding length

数据结构实验之二叉树六：哈夫曼编码

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题目描述

字符的编码方式有多种，除了大家熟悉的ASCII编码，哈夫曼编码(Huffman Coding)也是一种编码方式，它是可变字长编码。该方法完全依据字符出现概率来构造出平均长度最短的编码，称之为最优编码。哈夫曼编码常被用于数据文件压缩中，其压缩率通常在20%～90%之间。你的任务是对从键盘输入的一个字符串求出它的ASCII编码长度和哈夫曼编码长度的比值。

输入

输入数据有多组，每组数据一行，表示要编码的字符串。

输出

对应字符的ASCII编码长度la，huffman编码长度lh和la/lh的值(保留一位小数)，数据之间以空格间隔。

示例输入

AAAAABCD

THE_CAT_IN_THE_HAT

示例输出

64 13 4.9
144 51 2.8

/*

本题思想与合并果子神似.字母种类------->果子种类, 每种字母的出现的次数------>移动每种果子所花费力气,用Huffman编码字符串的长度----->将所有果子合并在一起的最小力气

所以Huffman编码只是一种思想.1每次抽取2个最小的合并,删除这两个值,2并将两个最小值的和加入到原来的集合.重复1,2直至集合只有一个元素.

*/

# include <stdio.h>
# include <stdlib.h>
# include <string.h>
typedef struct node
{
int data;
struct node*next;
} Node;

void Add(Node*head,int key);
int get_huffman_code_length(Node*head,int kind);
int main()
{
int i;
int la;//ASCII code length
int lh;//Huffman code length
int kind;
char str[10000];
int frequency[128];
Node*head;
head = (Node*)malloc(sizeof(Node));
while((scanf("%s",str))!=EOF)
{
head->next = NULL;
kind = 0;//字母种类
la = strlen(str) * 8;
memset(frequency,0,sizeof(frequency));
for(i=0;str[i]!='\0';i++) //统计每种出现字符的个数
{
frequency[ str[i] ]++;
}
for(i=0;i<128;i++)
{
if(frequency[i])
{
Add(head,frequency[i]);
kind++;
}
}
lh = get_huffman_code_length(head,kind);
printf("%d %d %.1f\n",la,lh,(float)la/lh);
}
return 0;
}

void Add(Node*head,int key)
{
Node*p,*q,*r;
p = (Node*)malloc(sizeof(Node));
p->data = key;
p->next = NULL;
q = head;
r = head->next;
while( r && r->data < key )//从小到大建链表
{
q = r;
r = r->next;
}
q->next = p;
p->next = r;
}

int get_huffman_code_length(Node*head,int kind)
{
int sumlength = 0;//记录用huffman 编码的字符串长度
Node*p,*q,*r;
int i=0;
int sum;
for(i=1;i<kind;i++) // kind - 1 次合并
{
p = head->next;
q = p->next;
sum = p->data + q->data;//两个最小节点值的和
sumlength = sumlength + sum;
//删除两个最小节点
head->next = q->next;
free(p);
free(q);
//将两个最小节点值的和加入链表中
Add(head,sum);
}
//释放头结点之后的节点,此时只有一个
p = head->next;
free(p);
return sumlength;
}