请构造一棵赫夫曼树并输出叶子节点的赫夫曼编码并写出完整代码C++

赫夫曼树（Huffman Tree），也叫最优二叉树，是一种自底向上的贪心算法构建的二叉树，用于数据压缩。每个非叶节点代表两个字符频率之和，其左子节点表示频率较低的那个字符，右子节点表示频率较高的那个字符。叶节点代表原始字符，它们的编码是由从根到该节点路径上遇到的所有0和1组成的。

以下是使用C++实现赫夫曼树，并生成叶子节点编码的简化版本：

#include <iostream>
#include <queue>
#include <unordered_map>

// 定义节点结构体
struct HuffmanNode {
    char data;
    int freq;
    HuffmanNode* left = nullptr;
    HuffmanNode* right = nullptr;
};

// 比较函数用于优先队列排序
bool compareNodes(HuffmanNode* a, HuffmanNode* b) {
    return a->freq < b->freq;
}

// 构建赫夫曼树
std::pair<HuffmanNode*, std::string> buildHuffmanTree(std::vector<char>& chars, std::vector<int>& freqs) {
    // 创建优先级队列
    std::priority_queue<HuffmanNode*, std::vector<HuffmanNode*>, decltype(compareNodes)> huffmanQueue(compareNodes);
    
    for (int i = 0; i < chars.size(); ++i)
        huffmanQueue.push(new HuffmanNode{chars[i], freqs[i]});

    while (huffmanQueue.size() > 1) {
        HuffmanNode* left = huffmanQueue.top(); huffmanQueue.pop();
        HuffmanNode* right = huffmanQueue.top(); huffmanQueue.pop();
        
        HuffmanNode* newNode = new HuffmanNode();
        newNode->left = left;
        newNode->right = right;
        newNode->freq = left->freq + right->freq;
        huffmanQueue.push(newNode);
    }

    HuffmanNode* root = huffmanQueue.top();
    std::string code(root, root->data);
    delete root;

    return {root, code};
}

// 输出叶子节点编码
void printLeafCodes(HuffmanNode* node, std::string prefix) {
    if (!node) return;
    if (!node->left && !node->right) {
        std::cout << node->data << ": " << prefix << '\n';
    } else {
        printLeafCodes(node->left, prefix + "0");
        printLeafCodes(node->right, prefix + "1");
    }
}

int main() {
    std::vector<char> chars{'a', 'b', 'c', 'd'};
    std::vector<int> freqs{10, 5, 3, 7}; // 频率值示例

    auto [huffmanRoot, huffmanCode] = buildHuffmanTree(chars, freqs);

    std::cout << "Huffman Tree Root Node:\n";
    printLeafCodes(huffmanRoot, "");

    return 0;
}

这个代码首先创建了一个优先队列，将字符及其频率作为节点放入其中。然后通过不断合并频率最小的两个节点，直到只剩下一个节点为止，即得到赫夫曼树的根节点。最后，通过递归遍历叶子节点生成编码。

运行此程序会输出每个字符及其对应的赫夫曼编码。