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* 文件名：HFtree.c
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* 文件描述：本程序給出哈夫曼樹的鏈式構造法和哈夫曼的編碼
* 在turboc 2.0 調試通過,在其他編譯環境下請把
* gotoxy和getch兩個函數重寫
*
* 創建人： 顏清國 2006年5月4日
* 說明：
* 採用鏈式存儲結構構造哈夫曼樹，可以很方便的將樹的各種操作加
* 到哈夫曼樹上來，包括其編碼
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#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "conio.h"
#define LEN sizeof(HFtree) /*HFtree結構體大小*/
/*哈夫曼樹結構體*/
typedef struct tagHFtree
{
char data; /*結點數據,以後用到*/
double weight; /*結點的權重*/
struct tagHFtree* parent; /*雙親結點*/
struct tagHFtree* lchild; /*左孩子*/
struct tagHFtree* rchild; /*右孩子*/
struct tagHFtree* next; /*指向下一個結點*/
}HFtree;
/*哈夫曼編碼結構體*/
struct tagHFcode
{
char data; /*結點數據*/
double weight; /*結點的權重*/
int code[20]; /*存放編碼*/
int top; /*編碼的位數*/
};
/***********************************************
創建哈夫曼樹核心部分
************************************************/
void Create(HFtree**head)
{
HFtree*lp,*temp,*lchild,*rchild;
while((*head)->next->next!=NULL)
{
lchild=rchild=(*head); /*每次從頭開始查找，這裏(*head)的weight沒用，*/
/*剛好用來放左右孩子*/
temp=(*head)->next; /*最初的的weight*/
lchild->weight=rchild->weight=3.14e+38; /*重新找時每次將左右孩子的weight置爲最大*/
lp=(HFtree*)malloc(LEN);
lp->parent=NULL;
while(temp!=NULL) /*查找最小的作爲左孩子*/
{
if(lchild->weight > temp->weight)
{
lchild=temp;
}
temp=temp->next;
}
temp=(*head)->next; /*重新定位到(*head)->next*/
while(temp!=NULL) /*查找次小的作爲右孩子*/
{ /*注意這裏不要用temp->weight!=lchild->weigh*/
if(rchild->weight > temp->weight && temp!=lchild)
{
rchild=temp;
}
temp=temp->next;
}
lp->lchild=lchild; /*對LP及其左右孩子附值*/
lp->rchild=rchild;
lchild->parent = rchild->parent =lp;
lp->weight=lchild->weight + rchild->weight; /*將左右孩子的權值相加*/
lp->next=(*head)->next; /*將LP插到表頭*/
(*head)->next=lp; /*每次讓(*head)->next指向新加進來的結點*/
temp=lp; /*將lp和temp兩個指針重新定位，用來遍歷鏈表*/
lp=lp->next;
while(lp!=NULL) /*將左右孩子從待創建的鏈表系列中刪除*/
{
if(lp==lchild || lp==rchild)
{
temp->next=lp->next;
lp->next=NULL;
}
else
temp=lp;
lp=temp->next;
}
}
}
/***********************************************
創建哈夫曼樹
************************************************/
void CreateHFtree(double nodewei[],int n,HFtree**head)
{
int i=0;
HFtree*lp=(HFtree*)malloc(LEN),*rear;
(*head)=(HFtree*)malloc(LEN);
(*head)->parent=NULL;
(*head)->next=rear=lp; /*head頭結點，保證指向剩餘的結點鏈*/
lp->parent=lp->lchild=lp->rchild=lp->next=NULL;
while(iweight=nodewei[i++];
rear->next=lp; /*第一次REAR指向自身*/
rear=lp;
lp=(HFtree*)malloc(LEN);
lp->parent=lp->lchild=lp->rchild=lp->next=NULL;
}
free(lp); /*釋放最後一個結點*/
Create(head); /*創建一棵樹，樹的頭結點爲(*HEAD)->next*/
}
/*************************************************
由先序遍歷求出哈夫曼樹求出哈夫曼編碼
**************************************************/
void HFcoding(HFtree*root,HFtree*temp,struct tagHFcode HFcode[],int*leaftop)
{
if(root!=NULL)
{
if(root->lchild==NULL && root->rchild==NULL) /*是葉子結點，求得編碼*/
{
temp=root;
HFcode[(*leaftop)].top=0;
HFcode[(*leaftop)].weight=root->weight;
HFcode[(*leaftop)].data=root->data;
while(temp->parent!=NULL)
{
if(temp->parent->lchild==temp)
HFcode[(*leaftop)].code[HFcode[(*leaftop)].top]=0;
else
HFcode[(*leaftop)].code[HFcode[(*leaftop)].top]=1;
HFcode[(*leaftop)].top++;
temp=temp->parent;
}
(*leaftop)++;
}
HFcoding(root->lchild,temp,HFcode,leaftop);
HFcoding(root->rchild,temp,HFcode,leaftop);
}
}
/***********************************************
輸出求得的哈夫曼編碼
************************************************/
void OutCoding(struct tagHFcode HFcode[],int leaftop)
{
int i=0,j=0;
for(;i<leaftop;i++)
{
printf("%.1f :",HFcode[i].weight);
j=HFcode[i].top-1;
while(j>=0 )
{
printf("%d",HFcode[i].code[j]);
j--;
}
printf("/n");
}
}
/********************************************
用括號表示法輸出樹
**********************************************/
void OutTree(HFtree *root)
{
if(root != NULL)
{
printf("%.1f",root->weight); /*先輸出根結點*/
if(root->lchild != NULL || root->rchild != NULL)
{
printf("(");
OutTree(root->lchild); /*處理左子樹*/
if(root->rchild != NULL)
{
printf(",");
}
OutTree(root->rchild); /*處理右子樹*/
printf(")");
}
}
}
/*****************************************************************
用樹形表示法輸出樹
******************************************************************/
void DispTree(HFtree *root,int x,int y,int n) /*n用來控制第一層樹的高度*/
{
int i=0;
if(root !=NULL)
{
gotoxy(x,y); /*到相應結點輸出*/
printf("%.1f",root->weight);
if(root->lchild != NULL) /*處理左子樹，這裏只有第一次N爲可變的，*/
{
i=1; /*爲的是能夠輸出整棵樹，而不會被覆蓋，*/
while(ilchild,x-n,y+n,2); /*遞歸處理左子樹*/
}
if(root->rchild != NULL)
{
i=1;
while(irchild,x+n,y+n,2); /*遞歸處理右子樹*/
}
}
}
/*****************************************************************
主函數入口
******************************************************************/
void main()
{
double nodewei[20];
struct tagHFcode HFcode[20];
int leaftop=0,i=0;
HFtree*temp=NULL;
HFtree*head;
textbackground(1);
textcolor(2);
clrscr();
printf("the HFtree and HFcoding demo/r/n");
printf("Input the leafnode weight:");
scanf("%lf",&nodewei[i]);
while(nodewei[i++]!=0.0)/*接收數據，以0結尾*/
scanf("%lf",&nodewei[i]);
CreateHFtree(nodewei,i-1,&head); /*根據接收的數據創建*/
printf("HFtree:");
OutTree(head->next); /*輸出哈夫曼樹括號表示法*/
HFcoding(head->next,temp,HFcode,&leaftop); /*根據哈夫曼樹，求出哈夫曼編碼*/
printf("/nthe HFcoding is:/n");
OutCoding(HFcode,leaftop); /*輸出哈夫曼編碼*/
DispTree(head->next,30,10,6); /*用樹形表示法輸出樹*/
getch();
}
