哈夫曼树

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h> 

typedef int ElemType;

struct BTreeNode

{

ElemType data;

struct BTreeNode* left;

struct BTreeNode* right;

};

//1、输出二叉树,可在前序遍历的基础上修改。采用广义表格式,元素类型为int 

void PrintBTree_int(struct BTreeNode* BT)

{

if (BT != NULL)

{

printf("%d", BT->data); //输出根结点的值 

if (BT->left != NULL || BT->right != NULL)

{

printf("(");

PrintBTree_int(BT->left); //输出左子树 

if (BT->right != NULL)

printf(",");

PrintBTree_int(BT->right); //输出右子树 

printf(")");

}

}

}

//2、根据数组 a 中 n 个权值建立一棵哈夫曼树,返回树根指针 

struct BTreeNode* CreateHuffman(ElemType a[], int n)

{

int i, j;

struct BTreeNode **b, *q;

b = (BTreeNode**)malloc(n*sizeof(BTreeNode));

for (i = 0; i < n; i++) //初始化b指针数组,使每个指针元素指向a数组中对应的元素结点 

{

b[i] = (BTreeNode*)malloc(sizeof(BTreeNode));

b[i]->data = a[i];

b[i]->left = b[i]->right = NULL;

}

for (i = 1; i < n; i++)//进行 n-1 次循环建立哈夫曼树 

{

//k1表示森林中具有最小权值的树根结点的下标,k2为次最小的下标 

int k1 = -1, k2;

for (j = 0; j < n; j++)//让k1初始指向森林中第一棵树,k2指向第二棵 

{

if (b[j] != NULL && k1 == -1)

{

k1 = j;

continue;

}

if (b[j] != NULL)

{

k2 = j;

break;

}

}

for (j = k2; j < n; j++)//从当前森林中求出最小权值树和次最小 

{

if (b[j] != NULL)

{

if (b[j]->data < b[k1]->data)

{

k2 = k1;

k1 = j;

}

else if (b[j]->data < b[k2]->data)

k2 = j;

}

}

//由最小权值树和次最小权值树建立一棵新树,q指向树根结点 

q = (BTreeNode*)malloc(sizeof(BTreeNode));

q->data = b[k1]->data + b[k2]->data;

q->left = b[k1];

q->right = b[k2];

b[k1] = q;//将指向新树的指针赋给b指针数组中k1位置 

b[k2] = NULL;//k2位置为空 

}

free(b); //删除动态建立的数组b 

return q; //返回整个哈夫曼树的树根指针 

}

//3、求哈夫曼树的带权路径长度 

ElemType WeightPathLength(struct BTreeNode* FBT, int len)//len初始为0 

{

if (FBT == NULL) //空树返回0 

return 0;

else

{

if (FBT->left == NULL && FBT->right == NULL)//访问到叶子结点 

return FBT->data * len;

else //访问到非叶子结点,进行递归调用,返回左右子树的带权路径长度之和,len递增 

return WeightPathLength(FBT->left, len + 1) + WeightPathLength(FBT->right, len + 1);

}

}

//4、哈夫曼编码(可以根据哈夫曼树带权路径长度的算法基础上进行修改) 

void HuffManCoding(struct BTreeNode* FBT, int len)//len初始值为0 

{

static int a[10];//定义静态数组a,保存每个叶子的编码,数组长度至少是树深度减一 

if (FBT != NULL)//访问到叶子结点时输出其保存在数组a中的0和1序列编码 

{

if (FBT->left == NULL && FBT->right == NULL)

{

int i;

printf("结点权值为%d的编码:", FBT->data);

for (i = 0; i < len; i++)

printf("%d", a[i]);

printf("\n");

}

else//访问到非叶子结点时分别向左右子树递归调用,并把分支上的0、1编码保存到数组a 

{  //的对应元素中,向下深入一层时len值增1 

a[len] = 0;

HuffManCoding(FBT->left, len + 1);

a[len] = 1;

HuffManCoding(FBT->right, len + 1);

}

}

}

//主函数 

int main()

{

int n, i;

ElemType* a;

struct BTreeNode* fbt;

printf("从键盘输入待构造的哈夫曼树中带权叶子结点数n:");

while (1)

{

scanf("%d", &n);

if (n > 1)

break;

else

printf("重输n值:");

}

a = (ElemType*)malloc(n*sizeof(ElemType));

printf("从键盘输入%d个整数作为权值:", n);

for (i = 0; i < n; i++)

scanf(" %d", &a[i]);

fbt = CreateHuffman(a, n);

printf("广义表形式的哈夫曼树:");

PrintBTree_int(fbt);

printf("\n");

printf("哈夫曼树的带权路径长度:");

printf("%d\n", WeightPathLength(fbt, 0));

printf("树中每个叶子结点的哈夫曼编码:\n");

HuffManCoding(fbt, 0);

}

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