如何用C++语言实现霍夫曼编码算法的具体步骤和代码示例？

霍夫曼编码是一种基于贪心策略的编码算法，常用于数据压缩。以下是使用C++实现霍夫曼编码的基本步骤：

1. **创建频率表**：统计每个字符在输入字符串中出现的频率。

std::map<char, int> freq;
for (char c : input) {
    freq[c]++;
}

2. **构建哈夫曼树**：
- 创建一个优先队列（最小堆），将所有字符及其频率作为节点添加到队列中。
- 取出两个频率最低的节点合并成一个新的节点，新节点的频率是两者之和，左孩子为第一个节点，右孩子为第二个节点，并将其回插入队列。
- 重复此过程直到只剩下一个节点，这个节点就是霍夫曼树的根。

struct Node {
    char data;
    int freq;
    Node* left, *right;
};

Node* buildHuffmanTree(std::vector<Node*>& nodes) {
    // 使用优先队列存放节点
    std::priority_queue<std::pair<int, Node*>, std::vector<std::pair<int, Node*>>, std::greater<std::pair<int, Node*>>> pq(nodes.begin(), nodes.end());
    while (pq.size() > 1) {
        int f1 = pq.top().first;
        int f2 = pq.top().second->freq;
        pq.pop();
        int f3 = f1 + f2;
        Node* newNode = new Node();
        newNode->data = '\0'; // 初始化为空字符
        newNode->freq = f3;
        newNode->left = pq.top().second;
        newNode->right = pq.top().second->left;
        pq.top().second->left = newNode; // 更新左孩子的指针
        pq.push({f3, newNode});
        pq.pop(); // 移除已经合并的节点
    }
    return pq.top().second;
}

3. **生成编码**：
- 遍历霍夫曼树，从根开始，每向左走一步表示加0，向右走一步表示加1，记录路径上的字符。

void generateCodes(Node* root, std::string& codeMap, std::string currentCode = "") {
    if (root->data != '\0') {
        codeMap[root->data] = currentCode;
    } else {
        for (Node* child : {root->left, root->right}) {
            generateCodes(child, codeMap, currentCode + "0");
        }
        for (Node* child : {root->right, root->left}) {
            generateCodes(child, codeMap, currentCode + "1");
        }
    }
}

4. **压缩和解码**：根据生成的霍夫曼编码对原始文本进行压缩，解码时按照编码规则反向操作。

注意：这只是一个基本的实现，实际应用中可能需要处理更多细节，如存储编码映射等。