赫夫曼編碼!

來源:互聯網
上載者:User

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]);    }  

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