演算法描述:
1.為結點(包括葉子結點和根結點)賦值。
設葉子結點有n個,則總結點數有2n-1個。首先為前n個結點,即葉子結點賦值。規定葉子節點的左右孩子均為0,根結點的雙親為0;賦值完葉子結點後從n+1到2n-1為根結點賦值。
2.構造赫夫曼樹
首先在n個葉子結點中挑選權值最小的倆個葉子結點,它們的雙親則為第n+1個結點,即第一個子根。並且該雙親的權值等於這兩個孩子的權值之和。下一次在n+1個結點中(包括新構造的第一個雙親結點)中再次挑選權值最小的兩個結點,去構造第二個雙親結點。。。。以此類推。。
3.進行編碼
規定左路賦值為0,右路賦值為1,每個葉子對應的編碼則為從根到該結點的路徑上所對應的編碼。程式中是從結點到根逆序賦值。
#include<string.h> #include<malloc.h> // malloc()等 #include<limits.h> // INT_MAX等 #include<stdio.h> // EOF(=^Z或F6),NULL //huffman樹的儲存結構 typedef struct { unsigned int weight;//權值 unsigned int parent,lchild,rchild;//雙親,左右孩子的序號 }HTNode,*HuffmanTree; typedef char **HuffmanCode; int min(HuffmanTree t,int i) { // 返回i個結點中權值最小的樹的根結點序號,函數select()調用 int j,flag; unsigned int k=UINT_MAX; // 取k為不小於可能的值(無符號整型最大值) for(j=1;j<=i;j++) if(t[j].weight<k&&t[j].parent==0) // t[j]是樹的根結點 k=t[j].weight,flag=j; t[flag].parent=1; // 給選中的根結點的雙親賦1,避免第2次尋找該結點 return flag; } void select(HuffmanTree t,int i,int &s1,int &s2) { // 在i個結點中選擇2個權值最小的樹的根結點序號,s1為其中序號小的那個 int j; s1=min(t,i); s2=min(t,i); if(s1>s2) { j=s1; s1=s2; s2=j; } } void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int *w,int n) { // w存放n個字元的權值(均>0),構造赫夫曼樹HT,並求出n個字元的赫夫曼編碼HC int m,i,s1,s2,start; unsigned c,f; HuffmanTree p; char *cd; if(n<=1) return; m=2*n-1; HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode)); // 0號單元未用 for(p=HT+1,i=1;i<=n;++i,++p,++w) { (*p).weight=*w; (*p).parent=0; (*p).lchild=0; (*p).rchild=0; } for(;i<=m;++i,++p) (*p).parent=0; for(i=n+1;i<=m;++i) // 建赫夫曼樹 { // 在HT[1~i-1]中選擇parent為0且weight最小的兩個結點,其序號分別為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; } // 從葉子到根逆向求每個字元的赫夫曼編碼 HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char*)); // 分配n個字元編碼的頭指標向量([0]不用) cd=(char*)malloc(n*sizeof(char)); // 分配求編碼的工作空間 cd[n-1]='\0'; // 編碼結束符 for(i=1;i<=n;i++) { // 逐個字元求赫夫曼編碼 start=n-1; // 編碼結束符位置 for(c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent) // 從葉子到根逆向求編碼 if(HT[f].lchild==c) cd[--start]='0'; else cd[--start]='1'; HC[i]=(char*)malloc((n-start)*sizeof(char)); // 為第i個字元編碼分配空間 strcpy(HC[i],&cd[start]); // 從cd複製編碼(串)到HC } free(cd); // 釋放工作空間 } void main() { HuffmanTree HT; HuffmanCode HC; int *w,n,i; printf("請輸入權值的個數(>1): "); scanf("%d",&n); w=(int*)malloc(n*sizeof(int)); printf("請依次輸入%d個權值(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]); }