哈夫曼算法構造代碼

2020-01-26 15:39:25

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1.定義

　　哈夫曼編碼主要用于數據壓縮。

　　哈夫曼編碼是一種可變長編碼。該編碼將出現頻率高的字符，使用短編碼；將出現頻率低的字符，使用長編碼。

　　變長編碼的主要問題是，必須實現非前綴編碼，即在一個字符集中，任何一個字符的編碼都不是另一個字符編碼的前綴。如：0、10就是非前綴編碼，而0、01不是非前綴編碼。

2.哈夫曼樹的構造

　　按照字符出現的頻率，總是選擇當前具有較小頻率的兩個節點，組合為一個新的節點，循環此過程知道只剩下一個節點為止。

　　對于5個字符A、B、C、D、E，頻率分別用1、5、7、9、6表示，則構造樹的過程如下：

上面過程對應的哈夫曼樹為：

假設規定左邊為0，右邊為1，則變長編碼為：

　　A 1:010

　　B 5:011

　　C 7:10

　　D 9:11

　　E 6: 00

3.哈夫曼構造代碼

復制代碼代碼如下:

#include <iostream>
#include <string.h>
using namespace std;
struct Node{
    char c;
    int value;
    int par;
    char tag;    //tag='0',表示左邊；tag='1'，表示右邊
    bool isUsed;    //判斷這個點是否已經用過
    Node(){
        par=-1;
        isUsed=false;
    }
};

int input(Node*,int); //輸入節點信息
int buildedTree(Node*,int); //建哈夫曼樹
int getMin(Node*,int); //尋找未使用的，具有最小頻率值的節點
int outCoding(Node*,int); //輸出哈夫曼編碼

int main ()
{
    int n;
    cin>>n;
    Node *nodes=new Node[2*n-1];
    input(nodes,n);
    buildedTree(nodes,n);
    outCoding(nodes,n);
    delete(nodes);
    return 0;
}

int input(Node* nodes,int n){
    for(int i=0;i<n;i++){
        cin>>(nodes+i)->c;
        cin>>(nodes+i)->value;
    }
    return 0;
}

int buildedTree(Node* nodes,int n){
    int last=2*n-1;
    int t1,t2;
    for(int i=n;i<last;i++){
        t1=getMin(nodes,i);
        t2=getMin(nodes,i);
        (nodes+t1)->par=i; (nodes+t1)->tag='0';
        (nodes+t2)->par=i; (nodes+t2)->tag='1';
        (nodes+i)->value=(nodes+t1)->value+(nodes+t2)->value;
    }
    return 0;
}

int getMin(Node* nodes,int n){
    int minValue=10000000;
    int pos=0;
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        if((nodes+i)->isUsed == false && (nodes+i)->value<minValue){
            minValue=(nodes+i)->value;
            pos=i;
        }
    }
    (nodes+pos)->isUsed=true;
    return pos;
}

int outCoding(Node* nodes,int n){
    char a[100];
    int pos,k,j;
    char tmp;
    for(int i=0;i<n;i++){
        k=0;
        pos=i;
        memset(a,'/0',sizeof(a));
        while((nodes+pos)->par!=-1){
            a[k++]=(nodes+pos)->tag;
            pos=(nodes+pos)->par;
        }
        strrev(a);    //翻轉字符串
        cout<<(nodes+i)->c<<" "<<(nodes+i)->value<<":"<<a<<endl;
    }
    return 0;
}