重新做:Java编写哈夫曼编码,要求输入待编码的个数、输入符号、输入各符号的概率

时间: 2024-03-07 15:47:35 浏览: 41
好的,我可以帮你回答这个问题。 Java中实现哈夫曼编码的过程主要分为两个步骤: 1. 生成哈夫曼树 输入待编码的个数、输入符号、输入各符号的概率,可以通过创建一个符号类来实现。符号类包含两个属性:符号和概率。然后,我们可以使用一个优先队列来存储所有的符号类对象,并按照概率从小到大排序。接下来,我们可以循环遍历优先队列,每次取出两个概率最小的符号类,将它们合并成一个新的符号类,并将新符号类的概率设置为两个原始符号类概率的和。将新符号类加入优先队列中,直到队列中只有一个符号类为止,这个符号类就是哈夫曼树的根节点。 2. 编码 哈夫曼树构建完成后,我们可以根据哈夫曼树生成编码表。从根节点开始,遍历哈夫曼树,将左子树标记为0,右子树标记为1,直到叶子节点。叶子节点的编码就是从根节点到叶子节点路径上的所有标记的拼接。将每个符号的编码存储在一个哈希表中,符号作为键,编码作为值。 最后,我们可以使用编码表将输入的符号编码成二进制字符串。 下面是一个简单的Java代码示例,可以帮助你更好地理解上述过程: ``` import java.util.*; public class Huffman { private static class Symbol implements Comparable<Symbol> { char symbol; double freq; Node node; public Symbol(char symbol, double freq) { this.symbol = symbol; this.freq = freq; this.node = new Node(symbol, freq); } @Override public int compareTo(Symbol o) { return Double.compare(this.freq, o.freq); } } private static class Node { char symbol; double freq; Node left; Node right; public Node(char symbol, double freq) { this.symbol = symbol; this.freq = freq; } public Node(Node left, Node right) { this.freq = left.freq + right.freq; this.left = left; this.right = right; } public boolean isLeaf() { return left == null && right == null; } } public static Map<Character, String> encode(List<Symbol> symbols) { PriorityQueue<Node> pq = new PriorityQueue<>(Comparator.comparingDouble(n -> n.freq)); for (Symbol symbol : symbols) { pq.offer(symbol.node); } while (pq.size() > 1) { Node left = pq.poll(); Node right = pq.poll(); Node parent = new Node(left, right); pq.offer(parent); } Node root = pq.poll(); Map<Character, String> encodingTable = new HashMap<>(); encodeHelper(root, "", encodingTable); return encodingTable; } private static void encodeHelper(Node node, String code, Map<Character, String> encodingTable) { if (node.isLeaf()) { encodingTable.put(node.symbol, code); return; } encodeHelper(node.left, code + "0", encodingTable); encodeHelper(node.right, code + "1", encodingTable); } public static void main(String[] args) { List<Symbol> symbols = new ArrayList<>(); symbols.add(new Symbol('A', 0.5)); symbols.add(new Symbol('B', 0.25)); symbols.add(new Symbol('C', 0.125)); symbols.add(new Symbol('D', 0.125)); Map<Character, String> encodingTable = encode(symbols); System.out.println(encodingTable); } } ``` 在这个示例中,我们首先定义了一个符号类,其中包含符号和概率两个属性。然后,我们使用优先队列来存储所有的符号类对象,并按照概率从小到大排序。接着,我们循环遍历优先队列,每次取出两个概率最小的符号类,将它们合并成一个新的符号类,并将新符号类的概率设置为两个原始符号类概率的和。将新符号类加入优先队列中,直到队列中只有一个符号类为止,这个符号类就是哈夫曼树的根节点。 在哈夫曼树构建完成后,我们可以根据哈夫曼树生成编码表。从根节点开始,遍历哈夫曼树,将左子树标记为0,右子树标记为1,直到叶子节点。叶子节点的编码就是从根节点到叶子节点路径上的所有标记的拼接。将每个符号的编码存储在一个哈希表中,符号作为键,编码作为值。 最后,我们可以使用编码表将输入的符号编码成二进制字符串。在这个示例中,我们使用了一个简单的符号集合,包含4个符号,分别是'A'、'B'、'C'和'D',并为每个符号设置了一个简单的频率。我们将符号集合传递给`encode`方法,该方法将返回一个编码表,其中包含每个符号的哈夫曼编码。最后,我们使用`System.out.println`将编码表打印到控制台。

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