第十一週上機實踐—項目1（4）—哈夫曼編碼的算法驗證

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 *Copyright(c) 2015,煙臺大學計算機學院
 *All rights reserved.
 *文件名稱:test.cpp
 *作者:林莉
 *完成日期:2015年11月09日
 *版本:v1.0
 *實現問題: 哈夫曼編碼的算法驗證
 *輸入描述:無
 *程序輸出:所得結果。
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define N 50        //葉子結點數
#define M 2*N-1     //樹中結點總數

//哈夫曼樹的節點結構類型
typedef struct
{
    char data;  //結點值
    double weight;  //權重
    int parent;     //雙親結點
    int lchild;     //左孩子結點
    int rchild;     //右孩子結點
} HTNode;

//每個節點哈夫曼編碼的結構類型
typedef struct
{
    char cd[N]; //存放哈夫曼碼
    int start;
} HCode;

//構造哈夫曼樹
void CreateHT(HTNode ht[],int n)
{
    int i,k,lnode,rnode;
    double min1,min2;
    for (i=0; i<2*n-1; i++)         //所有結點的相關域置初值-1
        ht[i].parent=ht[i].lchild=ht[i].rchild=-1;
    for (i=n; i<2*n-1; i++)         //構造哈夫曼樹
    {
        min1=min2=32767;            //lnode和rnode爲最小權重的兩個結點位置
        lnode=rnode=-1;
        for (k=0; k<=i-1; k++)
            if (ht[k].parent==-1)   //只在尚未構造二叉樹的結點中查找
            {
                if (ht[k].weight<min1)
                {
                    min2=min1;
                    rnode=lnode;
                    min1=ht[k].weight;
                    lnode=k;
                }
                else if (ht[k].weight<min2)
                {
                    min2=ht[k].weight;
                    rnode=k;
                }
            }
        ht[i].weight=ht[lnode].weight+ht[rnode].weight;
        ht[i].lchild=lnode;
        ht[i].rchild=rnode;
        ht[lnode].parent=i;
        ht[rnode].parent=i;
    }
}

//實現哈夫曼編碼
void CreateHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],int n)
{
    int i,f,c;
    HCode hc;
    for (i=0; i<n; i++) //根據哈夫曼樹求哈夫曼編碼
    {
        hc.start=n;
        c=i;
        f=ht[i].parent;
        while (f!=-1)   //循序直到樹根結點
        {
            if (ht[f].lchild==c)    //處理左孩子結點
                hc.cd[hc.start--]='0';
            else                    //處理右孩子結點
                hc.cd[hc.start--]='1';
            c=f;
            f=ht[f].parent;
        }
        hc.start++;     //start指向哈夫曼編碼最開始字符
        hcd[i]=hc;
    }
}

//輸出哈夫曼編碼
void DispHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],int n)
{
    int i,k;
    double sum=0,m=0;
    int j;
    printf("  輸出哈夫曼編碼:\n"); //輸出哈夫曼編碼
    for (i=0; i<n; i++)
    {
        j=0;
        printf("      %c:\t",ht[i].data);
        for (k=hcd[i].start; k<=n; k++)
        {
            printf("%c",hcd[i].cd[k]);
            j++;
        }
        m+=ht[i].weight;
        sum+=ht[i].weight*j;
        printf("\n");
    }
    printf("\n  平均長度=%g\n",1.0*sum/m);
}

int main()
{
    int n=8,i;      //n表示初始字符串的個數
    char str[]= {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'};
    double fnum[]= {0.07,0.19,0.02,0.06,0.32,0.03,0.21,0.1};
    HTNode ht[M];
    HCode hcd[N];
    for (i=0; i<n; i++)
    {
        ht[i].data=str[i];
        ht[i].weight=fnum[i];
    }
    printf("\n");
    CreateHT(ht,n);
    CreateHCode(ht,hcd,n);
    DispHCode(ht,hcd,n);
    printf("\n");
    return 0;
}

運行結果：

學習心得：

改變測試數據，從不同角度體會算法，並逐漸掌握算法。