设计c语言代码,设要传输的字符集D={ C, A, S, T, ; },字符出现频率 w={ 2,4,2,3,3 },若电文为:CAS;CAT;SAT;AT,输出该电文的哈夫曼序列
时间: 2024-12-12 10:17:30 浏览: 5
在C语言中设计一个简单的哈夫曼编码程序,我们需要首先创建一个优先队列,然后通过构建哈夫曼树来生成每个字符的编码。这里是一个简化的步骤:
1. 定义一个结构体HuffmanNode表示节点,包含字符、频率以及左右子节点:
```c
typedef struct {
char data;
int freq;
HuffmanNode *left, *right;
} HuffmanNode;
```
2. 创建一个函数`createNode(char c, int f)`用于初始化新节点:
```c
HuffmanNode* createNode(char c, int f) {
HuffmanNode* newNode = (HuffmanNode*)malloc(sizeof(HuffmanNode));
newNode->data = c;
newNode->freq = f;
newNode->left = newNode->right = NULL;
return newNode;
}
```
3. 创建一个优先队列`PriorityQueue`,这里可以使用二叉堆来实现:
```c
typedef struct PriorityQueue {
HuffmanNode** nodes;
int count;
int capacity;
} PriorityQueue;
```
...
```c
void insert(PriorityQueue* queue, HuffmanNode* node) {
// 插入操作...
}
HuffmanNode* extractMin(PriorityQueue* queue) {
// 删除并返回最小元素操作...
}
```
4. 构建哈夫曼树:
```c
HuffmanNode* buildHuffmanTree(PriorityQueue* pq) {
if (pq->count <= 1)
return pq->nodes[0];
HuffmanNode* left = extractMin(pq);
HuffmanNode* right = extractMin(pq);
pq->count--;
HuffmanNode* root = createNode('\0', left->freq + right->freq);
root->left = left;
root->right = right;
insert(pq, root);
// 继续合并直到只剩一棵树
return root;
}
```
5. 对给定的电文计算哈夫曼编码:
```c
void computeCodes(const char* text, HuffmanNode* root, char* codes) {
// 使用深度优先搜索遍历树,生成编码
dfs(root, "", codes, text);
}
// 深度优先搜索辅助函数
void dfs(HuffmanNode* node, const char* code, char* codes, char* text) {
if (!node->left && !node->right)
codes[node->data] = code;
if (node->left)
dfs(node->left, code + "0", codes, text);
if (node->right)
dfs(node->right, code + "1", codes, text);
}
```
6. 输出电文的哈夫曼编码:
```c
void printHuffmanSequence(const char* text, char* codes) {
for (const char ch : text) {
printf("%c: %s\n", ch, codes[ch]);
}
}
```
7. 最终调用上述函数处理电文 `CAS;CAT;SAT;AT` 和其频率数组 `w={2,4,2,3,3}`:
```c
int main() {
// 初始化数据
char D[] = { 'C', 'A', 'S', 'T', ';' };
int w[] = { 2, 4, 2, 3, 3 };
... // 其他操作
char codes[256];
HuffmanNode* root = buildHuffmanTree(pq);
computeCodes(text, root, codes);
printHuffmanSequence(text, codes);
free(root); // 清理内存
return 0;
}
```
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