一、哈夫曼树的概念和定义
什么是哈夫曼树?
让我们先举一个例子。
判定树:
定义哈夫曼树之前先说明几个与哈夫曼树有关的概念:
路径: 树中一个结点到另一个结点之间的分支构成这两个结点之间的路径。
路径长度:路径上的分枝数目称作路径长度。
树的路径长度:从树根到每一个结点的路径长度之和。
结点的带权路径长度:在一棵树中,如果其结点上附带有一个权值,通常把该结点的路径长度与该结点上的权值
之积称为该结点的带权路径长度(weighted path length)
什么是权值?( From 百度百科 )
计算机领域中(数据结构)
权值就是定义的路径上面的值。可以这样理解为节点间的距离。通常指字符对应的二进制编码出现的概率。
至于霍夫曼树中的权值可以理解为:权值大表明出现概率大!
一个结点的权值实际上就是这个结点子树在整个树中所占的比例.
abcd四个叶子结点的权值为7,5,2,4. 这个7,5,2,4是根据实际情况得到的,比如说从一段文本中统计出abcd四个字母出现的次数分别为7,5,2,4. 说a结点的权值为7,意思是说a结点在系统中占有7这个份量.实际上也可以化为百分比来表示,但反而麻烦,实际上是一样的.
树的带权路径长度:如果树中每个叶子上都带有一个权值,则把树中所有叶子的带权路径长度之和称为树的带
权路径长度。
设某二叉树有n个带权值的叶子结点,则该二叉树的带权路径长度记为:
公式中,Wk为第k个叶子结点的权值;Lk为该结点的路径长度。
示例:
二、哈夫曼树的构造
三、哈夫曼树的在编码中的应用
#include<iostream> #include<cstdio> #include<cstring> using namespace std; #define N 10 // 带编码字符的个数,即树中叶结点的最大个数 #define M (2*N-1) // 树中总的结点数目 struct HTNode{ // 树中结点的结构 unsigned int weight; unsigned int parent,lchild,rchild; }; struct HTCode{ char data; // 待编码的字符 int weight; // 字符的权值 char code[N]; // 字符的编码 }; void Init(HTCode hc[], int *n){ // 初始化,读入待编码字符的个数n,从键盘输入n个字符和n个权值 int i; printf("input n = "); scanf("%d",n); getchar();//这里一定要注意啊,处理掉缓冲区的'\n' printf("\ninput %d character\n",*n); for(i=1; i<=*n; ++i) scanf("%c",&hc[i].data); printf("\ninput %d weight\n",*n); for(i=1; i<=*n; ++i) scanf("%d",&(hc[i].weight) ); }// void Select(HTNode ht[], int k, int *s1, int *s2){ // ht[1...k]中选择parent为0,并且weight最小的两个结点,其序号由指针变量s1,s2指示 int i; for(i=1; i<=k && ht[i].parent != 0; ++i){ ; ; } *s1 = i; for(i=1; i<=k; ++i){ if(ht[i].parent==0 && ht[i].weight<=ht[*s1].weight)//注意这里面的<=号,为什么要加=呢?先自己思考下吧 *s1 = i; } for(i=1; i<=k; ++i){ if(ht[i].parent==0 && i!=*s1) {*s2 = i;break;} } for(i=1; i<=k; ++i){ if(ht[i].parent==0 && i!=*s1 && ht[i].weight<=ht[*s2].weight)//同上 *s2 = i; } } void HuffmanCoding(HTNode ht[],HTCode hc[],int n){ // 构造Huffman树ht,并求出n个字符的编码 char cd[N]; int i,m,c,f,s1,s2,start; m = 2*n-1; for(i=1; i<=m; ++i){ if(i <= n) ht[i].weight = hc[i].weight; else ht[i].weight = 0; ht[i].parent = ht[i].lchild = ht[i].rchild = 0; } for(i=n+1; i<=m; ++i){ Select(ht, i-1, &s1, &s2); printf("s1位置对应权值:%d s2位置对应权值:%d\n",ht[s1].weight,ht[s2].weight);//为了看得明白才添加的, ht[s1].parent = i; ht[s2].parent = i; ht[i].lchild = s1; ht[i].rchild = s2; ht[i].weight = ht[s1].weight+ht[s2].weight; printf("新生成节点在ht结构数组中的下标:%d 权值:%d\n",i,ht[i].weight);//同上 cout<<endl<<endl; } cd[n-1] = '\0'; for(i=1; i<=n; ++i){ start = n-1; for(c=i,f=ht[i].parent; f; c=f,f=ht[f].parent){ if(ht[f].lchild == c) cd[--start] = '0'; else cd[--start] = '1'; } strcpy(hc[i].code, &cd[start]); } } int main() { int i,n; HTNode ht[M+1]; HTCode hc[N+1]; Init(hc, &n); // 初始化 HuffmanCoding(ht,hc,n); // 构造Huffman树,并形成字符的编码 for(i=1; i<=n; ++i) printf("\n%c---%s",hc[i].data,hc[i].code); printf("\n"); return 0; }
原文地址:http://blog.csdn.net/u014492609/article/details/41042231