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哈夫曼树 之 建树和编解码

时间:2014-09-25 22:17:37      阅读:276      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:哈夫曼编码   huffman   c++   

 /*
 * 实现过程:着先通过 HuffmanTree() 函数构造哈夫曼树,然后在主函数 main()中
 *           自底向上开始(也就是从数组序号为零的结点开始)向上层层判断,若在
 *           父结点左侧,则置码为 0,若在右侧,则置码为 1。最后输出生成的编码。
 *------------------------------------------------------------------------*/
#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<cstring>

const int MAXBIT = 100;
const int MAXVALUE = 10000;
const int MAXLEAF = 30;
const int MAXNODE = MAXLEAF*2 -1;

typedef struct
{
    int bit[MAXBIT];
    int start;
}HCodeType;   // 编码结构体
typedef struct
{
    int weight;
    int parent;
    int lchild;
    int rchild;
    int value;
}HNodeType;        // 结点结构体
// 输入并初始化
void node_input(HNodeType HuffNode[], const int &n)
{
    int i;
    for(i=0; i<n; i++)
    {
        printf ("Please input weight of leaf node %d: \n", i);
        scanf ("%d", &HuffNode[i].weight);//权值
        HuffNode[i].parent =-1;
        HuffNode[i].lchild =-1;
        HuffNode[i].rchild =-1;// 初始值为-1
        HuffNode[i].value=i; //现在用的是下标值,实际值,可根据情况替换为字母
    }
}
void out_put(HCodeType HuffCode[], const int &n)
{
    int i, j;
    for (i=0; i<n; i++)
    {
        printf ("%d 's Huffman code is: ", i);
        for (j=HuffCode[i].start+1; j < n; j++)
        {
            printf ("%d", HuffCode[i].bit[j]);
        }
        printf(" start:%d",HuffCode[i].start);
        printf ("\n");
    }
}
void min_two(HNodeType HuffNode[],  const int &n,const int &i, int &x1, int &x2)
{
    int j, m1, m2;
    m1=m2=MAXVALUE; //m1、m2中存放两个无父结点且结点权值最小的两个结点
    //找出所有结点中权值最小、无父结点的两个结点,并合并之为一颗二叉树
    for (j=0; j<n+i; j++)
    {
        if (HuffNode[j].weight < m1 && HuffNode[j].parent==-1)
        {
            m2=m1;
            x2=x1;
            m1=HuffNode[j].weight;
            x1=j;
        }
        else if (HuffNode[j].weight < m2 && HuffNode[j].parent==-1)
        {
            m2=HuffNode[j].weight;
            x2=j;
        }
    }
}
// 构造一颗哈夫曼树
void HuffmanTree(HNodeType HuffNode[],  const int &n)
{
    //i: 循环变量,m1、m2:构造哈夫曼树不同过程中两个最小权值结点的权值,
    //x1、x2:构造哈夫曼树不同过程中两个最小权值结点在数组中的序号。
    int i, x1, x2;
    //循环构造 Huffman 树
    for (i=0; i<n-1; i++)
    {
        x1=x2=0;
        min_two(HuffNode, n, i, x1, x2);
        /* 设置找到的两个子结点 x1、x2 的父结点信息 */
        HuffNode[x1].parent  = n+i;
        HuffNode[x2].parent  = n+i;
        HuffNode[n+i].weight = HuffNode[x1].weight + HuffNode[x2].weight;
        HuffNode[n+i].lchild = x1;
        HuffNode[n+i].rchild = x2;
        HuffNode[n+i].parent = -1;// 新节点的父亲是-1

        printf ("x1.weight and x2.weight in round %d: %d, %d\n", i+1, HuffNode[x1].weight, HuffNode[x2].weight);  /* 用于测试 */
        printf ("\n");
    }
    /*for(i=0;i<n+2;i++)
    {
        printf(" Parents:%d,lchild:%d,rchild:%d,value:%d,weight:%d\n",HuffNode[i].parent,HuffNode[i].lchild,HuffNode[i].rchild,HuffNode[i].value,HuffNode[i].weight);
    }*///测试
} // end HuffmanTree

// 编码
void encodeing(HNodeType HuffNode[], HCodeType HuffCode[], const int &n)
{
    int i, j, c, p;
    HCodeType cd;
    for (i=0; i < n; i++)
    {
        cd.start = n-1;
        c = i;
        p = HuffNode[c].parent;
        while (p != -1)   //父结点存在
        {
            if (HuffNode[p].lchild == c)
                cd.bit[cd.start] = 0;
            else
                cd.bit[cd.start] = 1;
            cd.start--;   //求编码的低一位
            c=p;
            p=HuffNode[c].parent; // 设置下一循环条件
        } // end while
        // 保存求出的每个叶结点的哈夫曼编码和编码的起始位
        for (j=cd.start+1; j<n; j++)
        {
             HuffCode[i].bit[j] = cd.bit[j];
        }
        HuffCode[i].start = cd.start;
    }
}
//解码
void decodeing(char string[],HNodeType Buf[],int Num)
{
      int i,tmp=0,code[1024];
      int m=2*Num-1;
      char *nump;
      char num[1024];
      for(i=0;i<strlen(string);i++)
      {
          if(string[i]=='0')
            num[i]=0;
          else if(string[i] == '1')
            num[i]=1;
          else
             return;
      }// 转化为数字
      i=0;
      nump=&num[0];
      while(nump<(&num[strlen(string)]))
      {
        tmp=m-1;
        while((Buf[tmp].lchild!=-1)&&(Buf[tmp].rchild!=-1))
        {
           if(*nump==0)
           {
                tmp=Buf[tmp].lchild ;
           }
           else 
                tmp=Buf[tmp].rchild;
           nump++;
        }
          printf("%d",Buf[tmp].value);
     }
}

int main(void)
{
    HNodeType HuffNode[MAXNODE];     //定义一个结点结构体数组
    HCodeType HuffCode[MAXLEAF],  cd; // 定义一个编码结构体数组, 同时定义一个临时变量来存放求解编码时的信息
    int i, j, n;
    char pp[100];
    printf ("Please input n:\n");
    scanf ("%d", &n);
    // 输入n个节点
    node_input(HuffNode, n);
    // 构造哈夫曼树
    HuffmanTree(HuffNode, n);
    //编码
    encodeing(HuffNode,HuffCode,n);
    // 输出已保存好的所有存在编码的哈夫曼编码
    out_put(HuffCode,n);
    // 解码过程
    printf("Decoding?Please Enter code:\n");
    scanf("%s",&pp);
    decodeing(pp,HuffNode,n);
    return 0;
}

哈夫曼树 之 建树和编解码

标签:哈夫曼编码   huffman   c++   

原文地址:http://blog.csdn.net/u010700335/article/details/39557347

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