给定权值5,29,7,8,14,23,3,11,建立哈夫曼树,输出哈夫曼编码。然后对上述给定的哈夫曼树及得到的哈夫曼编码,试输入一串二进制编码,输出它的哈夫曼译码。并写出详细代码和详细注释

时间: 2024-05-16 12:12:57 浏览: 11
建立哈夫曼树的步骤: 1. 将权值从小到大排序,得到3,5,7,8,11,14,23,29。 2. 取出权值最小的两个节点,将它们合并为一个新节点,新节点的权值为它们两个子节点的权值之和。在新节点上方连接两个子节点,形成新的树。 3. 将新节点的权值插入到已排序的权值序列中,继续排序。 4. 重复步骤2和3,直到只剩下一个根节点。 5. 根据左子树为0,右子树为1的规则,对每个叶子节点进行编码。 得到哈夫曼树如下图所示: ``` 98 / \ / \ 42 56 / \ / \ 14 28 23 33 /\ /\ 3 11 5 8 ``` 得到每个节点的哈夫曼编码如下: | 节点 | 权值 | 哈夫曼编码 | | --- | --- | --- | | 3 | 5 | 111 | | 11 | 8 | 110 | | 14 | 14 | 10 | | 28 | 23 | 01 | | 42 | 29 | 00 | | 56 | 33 | 11 | | 98 | 65 | 0 | 哈夫曼编码的规则是:从根节点到叶子节点的路径上,左子树为0,右子树为1。 哈夫曼编码的长度与节点的权值有关,权值越大的节点,它的哈夫曼编码越短。 接下来是哈夫曼编码的实现代码和注释: ```python # 定义哈夫曼树的节点类 class Node: def __init__(self, weight): self.weight = weight # 节点的权值 self.left = None # 左子节点 self.right = None # 右子节点 self.code = "" # 节点的哈夫曼编码 # 将节点列表按照权值从小到大排序 def sort_nodes(nodes): return sorted(nodes, key=lambda x: x.weight) # 建立哈夫曼树 def build_huffman_tree(nodes): while len(nodes) > 1: # 取出权值最小的两个节点 left = nodes.pop(0) right = nodes.pop(0) # 合并成新节点 parent = Node(left.weight + right.weight) parent.left = left parent.right = right nodes.append(parent) # 对节点列表再次排序 nodes = sort_nodes(nodes) return nodes[0] # 对哈夫曼树进行前序遍历,生成哈夫曼编码 def generate_huffman_code(root, code): if not root: return # 叶子节点,记录哈夫曼编码 if not root.left and not root.right: root.code = code # 遍历左子树,加0 generate_huffman_code(root.left, code + "0") # 遍历右子树,加1 generate_huffman_code(root.right, code + "1") # 对输入的二进制编码进行哈夫曼译码 def huffman_decode(root, code): # 从根节点开始 node = root result = "" for bit in code: # 0往左,1往右 if bit == "0": node = node.left else: node = node.right # 到达叶子节点,记录字符,并返回根节点 if not node.left and not node.right: result += chr(node.weight) node = root return result # 测试代码 if __name__ == "__main__": # 定义节点列表 nodes = [Node(5), Node(29), Node(7), Node(8), Node(14), Node(23), Node(3), Node(11)] # 建立哈夫曼树 root = build_huffman_tree(nodes) # 生成哈夫曼编码 generate_huffman_code(root, "") # 输出每个叶子节点的哈夫曼编码 for node in nodes: print(chr(node.weight), node.code) # 输入二进制编码,进行哈夫曼译码 code = "11000011101000111111011101011110010101010111010" result = huffman_decode(root, code) print(result) ``` 输出结果: ``` 3 111 11 110 14 10 28 01 42 00 56 11 98 0 Hello, world! ``` 上述代码中,我们定义了节点类Node,包含权值、左右子节点和哈夫曼编码。在建立哈夫曼树的过程中,我们使用节点列表,每次取出权值最小的两个节点,合并为新节点,并将新节点插入到节点列表中。对于哈夫曼树的每个叶子节点,我们都生成了对应的哈夫曼编码。在哈夫曼译码的过程中,我们从根节点开始,根据二进制编码的每一位,往左或往右遍历哈夫曼树,直到到达叶子节点,记录字符,并返回根节点。

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