C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)哈夫曼樹
本文實(shí)例為大家分享了C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)哈夫曼樹的具體代碼,供大家參考,具體內(nèi)容如下
//哈夫曼樹C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct HuffmanNode
{
char letter;//存儲(chǔ)的字符,葉節(jié)點(diǎn)為字母,非葉節(jié)點(diǎn)為#
struct HuffmanNode *parent;//父親結(jié)點(diǎn)
int code;//如果為父親結(jié)點(diǎn)的左孩子,則為0,右孩子為1
}HuffmanNode;
typedef struct HeapNode
{
int rate;//出現(xiàn)頻率
HuffmanNode *node;//對(duì)應(yīng)于哈夫曼樹中的結(jié)點(diǎn)
}HeapNode;
/*------------------全局變量----------------------*/
int heapSize;//堆大小
int num;//記錄字符數(shù)量
HeapNode *heap;//堆數(shù)組
char *letter;//字符數(shù)組
int *rate;//字符出現(xiàn)頻率
HuffmanNode **array; //記錄葉節(jié)點(diǎn)的數(shù)組,打印編碼的時(shí)候可以從葉結(jié)點(diǎn)回溯向上
char ch;
/*----------------------函數(shù)聲明-------------------------*/
void init(int numOfLetters);//初始化變量
void input();//輸入數(shù)組
int parent(int i);//求父節(jié)點(diǎn)
int left(int i);//求左孩子
int right(int i);//求右孩子
void swap(int i,int j);//交換函數(shù)
void heapIfy(int i,int localHeapSize);//維持堆性質(zhì)函數(shù),使用前提為左右子樹均為最小堆
void buildHeap();//初始化堆
HeapNode* extractMin();//去掉并返回堆中最小的元素
void heapInsert(int rate,HuffmanNode *p);//向堆中插入數(shù)據(jù)(前提:堆已經(jīng)初始化)
HuffmanNode* buildTree();//構(gòu)造哈夫曼樹
void display();//顯示函數(shù)
void backPrint(HuffmanNode *p,HuffmanNode *root);//從葉節(jié)點(diǎn)回溯打印編碼code
/*----------------------函數(shù)實(shí)現(xiàn)-------------------------*/
void init(int numOfLetters)
{
heapSize=numOfLetters;//堆大小初始化為字母數(shù)
num=numOfLetters;//記錄字符數(shù)量
heap=(HeapNode*)malloc((numOfLetters+1)*sizeof(HeapNode));//分配堆空間,最多只需要字符的個(gè)數(shù),因?yàn)楹喜⑦^(guò)程中刪除兩個(gè),插入一個(gè)
letter=(char*)malloc((numOfLetters+1)*sizeof(char));//用于存儲(chǔ)字符
rate=(int *)malloc((numOfLetters+1)*sizeof(int));//用于存儲(chǔ)字符出現(xiàn)頻率
array=(HuffmanNode **)malloc((numOfLetters+1)*sizeof(HuffmanNode));//記錄葉節(jié)點(diǎn)的數(shù)組,打印編碼的時(shí)候可以從葉結(jié)點(diǎn)回溯向上
}
void input()
{
int i=1;
while(i<=heapSize)
{
printf("輸入第%d個(gè)字符\n",i);
scanf("%c",&letter[i]);ch=getchar();
printf("輸入第%d個(gè)字符的頻度\n",i);
scanf("%d",&rate[i]);ch=getchar();
//向堆中插入各個(gè)結(jié)點(diǎn)
heap[i].rate=rate[i];
heap[i].node=(HuffmanNode *)malloc(sizeof(HuffmanNode));
array[i]=heap[i].node;
heap[i].node->parent=NULL;
heap[i].node->letter=letter[i];
i++;
}
}
int parent(int i)
{
return i/2;
}
int left(int i)
{
return 2*i;
}
int right(int i)
{
return 2*i+1;
}
void swap(int i,int j) //交換結(jié)構(gòu)體數(shù)組,需要交換結(jié)構(gòu)體內(nèi)數(shù)據(jù)
{
int rate;
HuffmanNode *p;
rate=heap[i].rate;
p=heap[i].node;
heap[i].rate=heap[j].rate;
heap[i].node=heap[j].node;
heap[j].rate=rate;
heap[j].node=p;
}
void heapIfy(int i,int localHeapSize)//維持堆性質(zhì)函數(shù),使用前提為左右子樹均為最小堆
{
int l=left(i);
int r=right(i);
int least=i;
//找出heap成員rate 的i,left(i),right(i)的最小值
if(l<=localHeapSize&&heap[least].rate>heap[l].rate)
{
least=l;
}
if(r<=localHeapSize&&heap[least].rate>heap[r].rate)
{
least=r;
}
if(least!=i)
{
swap(i,least);
heapIfy(least,localHeapSize);
}
}
void buildHeap()//初始化堆
{
int i=0;
for(i=heapSize/2;i>=1;i--)
{
heapIfy(i,heapSize);
}
}
HeapNode* extractMin()
{
if(heapSize>=1)
{
HeapNode *min;
swap(1,heapSize);
min=&heap[heapSize];
--heapSize;
heapIfy(1,heapSize);
return min;
}
else
{
printf("堆中沒(méi)有元素");
return NULL;
}
}
void heapInsert(int rate,HuffmanNode *p)
{
++heapSize;
int i=heapSize;
while(i>1&&heap[parent(i)].rate>rate)
{
heap[i].rate=heap[parent(i)].rate;
heap[i].node=heap[parent(i)].node;
i=parent(i);
}
heap[i].rate=rate;
heap[i].node=p;
}
HuffmanNode* buildTree()
{
buildHeap();//初始化堆
HeapNode *p;//用于臨時(shí)存儲(chǔ)最小堆結(jié)點(diǎn)
HeapNode *q;//用于臨時(shí)存儲(chǔ)次小堆結(jié)點(diǎn)
int count=heapSize;
int i;
for(i=1;i<=count-1;i++)
{
HuffmanNode *tree=(HuffmanNode*)malloc(sizeof(HuffmanNode));//生成內(nèi)結(jié)點(diǎn)
tree->letter='#';//內(nèi)結(jié)點(diǎn)的字符記作#,沒(méi)有實(shí)際意義
p=extractMin();
q=extractMin();
p->node->parent=tree;
p->node->code=0;
q->node->parent=tree;
q->node->code=1;
//printf("%c:%d",p->node->letter,p->node->code);
//printf("\n"); printf("%c:%d",q->node->letter,q->node->code); printf("\n");//測(cè)試
heapInsert(p->rate+q->rate,tree);//插入堆中
}
return extractMin()->node;
}
void display()
{
HuffmanNode*p=buildTree();////哈夫曼樹的根節(jié)點(diǎn)地址
int i=1;
while(i<=num)
{
printf("%c:",array[i]->letter);
backPrint(array[i],p);
printf("\n");
i++;
}
}
void backPrint(HuffmanNode *p,HuffmanNode *root)
{
if(p!=root)
{
backPrint(p->parent,root);
printf("%d",p->code);//printf("++++");//測(cè)試
}
}
int main(int argc ,char* argv[])
{
int number;
printf("輸入的字符個(gè)數(shù)為:\n");
scanf("%d",&number);
ch=getchar();
init(number);
input();
display();
system("PAUSE");
return 0;
}
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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