数据结构——构建Huffman树求Huffman编码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>

//一个节点的包含的信息
typedef struct 
{
	unsigned int weight;  //权重
	unsigned int parent;  //父节点的下标
	unsigned int lchild;  //左孩子的下标
	unsigned int rchild;  //右孩子的下标

}HTNode,* HuffmanTree;

#define ok 1
#define error 0
#define N 50

typedef char * *HuffmanCode;


//函数原型：
int xinxi(int w[N],int &n);//存储权重
int HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int*w,int n);//求Huffman编码函数
int Select(HuffmanTree &HT,int n,int &s1,int &s2); //选择函数


//*********************主函数
int main()
{
	HuffmanTree HT;
	HuffmanCode HC;
	int w[N]; //存储每个节点的权值的数组
	int n; //叶子节点的个数	
	xinxi(w,n); //调用存储权值的函数
	HuffmanCoding(HT,HC,w,n);//调用构造Huffman编码的函数
	return 0;
}

//********************************存储权重
int xinxi(int w[N],int &n)
{
	int i;
	printf("请输入huffmanTree的叶子节点个数:");
	scanf("%d",&n);
	for(i=0;i<n;i++)
	{
		printf("请依次输入第%d个叶子节点的权重: ",i+1);
		scanf("%d",&w[i]);
	}
	return ok;
}

//****************************构建Huffman树
int HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int*w,int n)
{
	int m,i;
	int s1,s2; //s1,s2是权重最小的两个节点的下标
	int f,start;
	unsigned int c;//循环变量
	HuffmanTree p;//临时变量
	char *cd;//Huffman编码的临时存储变量
	if(n<=1)//节点个数不能少于1个
	{
		printf("只有一个节点\n");
		return error; 
	}
	m=2*n-1; //m=总节点个数
	//因为0号单元没有使用，所以要申请m+1个内存空间存储节点
	HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));
	//因为0号单元没有使用，所以p从HT+1号地址开始遍历；
	//对n个叶子节点的信息进行初始化；
	for(p=(HT+1),i=1;i<=n;++i,++p,++w)
	{
		p->weight=*w; //权重
		p->lchild=0;  //目前都是单独的节点
		p->rchild=0;  //左孩子，右孩子，父亲
		p->parent=0;  //都应该初始化为0
	}
	for(i=n;i<=m;++i,++p) //剩下的m-n个节点
	{
		p->weight=0;    
		p->lchild=0;
		p->rchild=0;
 		p->parent=0;
	}
	for(i=n+1;i<=m;++i)
	{
		Select(HT,i-1,s1,s2);//调用找最小权重的函数
		//最小权重的两个节点的父亲是i
		HT[s1].parent=i;  HT[s2].parent=i;
		//节点i就有了左孩子和右孩子
		HT[i].lchild=s1;  HT[i].rchild=s2;
		//节点i的权重也等于左右孩子权重的和
		HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight;
	}
    //将Huffman数每个节点的信息输出
	//节点从1开始，共m个节点
	printf("\nHuffman存储结构HT:\n");
	for(i=1;i<=m;i++)
	{
		printf("%2d %2d %2d %2d\n",HT[i].weight,HT[i].parent,HT[i].lchild,HT[i].rchild);
	}

	///**********构造Huffman编码
	///********从叶子到根逆向求每个字符的Huffman编码
	//分配n个字符编码的头指针向量，存储每个字符数组的首地址，0号单元不用
	HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char*));
    //Huffman编码最长不会超过n，所以请求分配n个char型内存空间
	cd=(char*)malloc(n*sizeof(char));
	cd[n-1]='\0';//将字符串结束标志存入
	for(i=1;i<=n;i++)//循环n次
	{
		start=n-1;//字符串末尾
		for(c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent)
		{
			if(HT[f].lchild==c) cd[--start]='0';
			else cd[--start]='1';
		}
		//节点i的节点的Huffman编码的个数是n-start个
		HC[i]=(char*)malloc((n-start)*sizeof(char));
		//将创建好的字符串复制到HC[i]开始的字符数组中
		strcpy(HC[i],&cd[start]);
	}
	free(cd); //释放空间
	//打印Huffman编码
	printf("\nHuffman编码是:\n");
	for(i=1;i<=n;i++)
	{
		printf("%3d %s\n",HT[i].weight
			,HC[i]);
	}
	return ok;
}

//*****************************找权值最小的两个节点
//在HT数组中i-1个节点中找到权重最小的两个，下标存在s1和s2中
int Select(HuffmanTree &HT,int n,int &s1,int &s2)   //n=i-1
{
	int i,j;
	//找到第一个父节点为0的节点，将下标存进s1中
	for(i=1;i<=n;i++)
	{
		if(HT[i].parent==0)
		{
			s1=i;
			break;
		}
	}
	//寻找一个权重最小并且父节点为0
	for(i=1;i<=n;i++)
	{
		if(HT[i].weight<HT[s1].weight && HT[i].parent==0)
		{
			s1=i;
		}
	}
	//找到第二个父节点为0的节点，将下标存进s2中，s1和s2不能相等
	for(j=1;j<=n;j++)
	{
		if(HT[j].parent==0 && j!=s1)
		{
			s2=j;
			break;
		}
	}
	//找到第二个权重最小并且没有父亲的节点，将下标赋给s2,s2!=s1
	for(j=1;j<=n;j++)
	{
		if(HT[j].weight<HT[s2].weight && HT[j].parent==0 && j!=s1)
		{
			s2=j;
		}
	}
	return ok;
}

加油兄弟们！