数据结构哈夫曼编码c语言

时间: 2023-12-04 16:40:25 浏览: 102
以下是C语言实现哈夫曼编码的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_TREE_HT 100 // 哈夫曼树节点结构体 struct MinHeapNode { char data; unsigned freq; struct MinHeapNode *left, *right; }; // 哈夫曼树结构体 struct MinHeap { unsigned size; unsigned capacity; struct MinHeapNode **array; }; // 创建一个新的哈夫曼树节点 struct MinHeapNode* newNode(char data, unsigned freq) { struct MinHeapNode* node = (struct MinHeapNode*) malloc(sizeof(struct MinHeapNode)); node->left = node->right = NULL; node->data = data; node->freq = freq; return node; } // 创建一个新的哈夫曼树 struct MinHeap* createMinHeap(unsigned capacity) { struct MinHeap* minHeap = (struct MinHeap*) malloc(sizeof(struct MinHeap)); minHeap->size = 0; minHeap->capacity = capacity; minHeap->array = (struct MinHeapNode**) malloc(minHeap->capacity * sizeof(struct MinHeapNode*)); return minHeap; } // 交换两个哈夫曼树节点 void swapMinHeapNode(struct MinHeapNode** a, struct MinHeapNode** b) { struct MinHeapNode* t = *a; *a = *b; *b = t; } // 维护最小堆的性质 void minHeapify(struct MinHeap* minHeap, int idx) { int smallest = idx; int left = 2 * idx + 1; int right = 2 * idx + 2; if (left < minHeap->size && minHeap->array[left]->freq < minHeap->array[smallest]->freq) smallest = left; if (right < minHeap->size && minHeap->array[right]->freq < minHeap->array[smallest]->freq) smallest = right; if (smallest != idx) { swapMinHeapNode(&minHeap->array[smallest], &minHeap->array[idx]); minHeapify(minHeap, smallest); } } // 判断堆是否只有一个节点 int isSizeOne(struct MinHeap* minHeap) { return (minHeap->size == 1); } // 从最小堆中取出最小的节点 struct MinHeapNode* extractMin(struct MinHeap* minHeap) { struct MinHeapNode* temp = minHeap->array[0]; minHeap->array[0] = minHeap->array[minHeap->size - 1]; --minHeap->size; minHeapify(minHeap, 0); return temp; } // 插入一个新的节点到最小堆中 void insertMinHeap(struct MinHeap* minHeap, struct MinHeapNode* minHeapNode) { ++minHeap->size; int i = minHeap->size - 1; while (i && minHeapNode->freq < minHeap->array[(i - 1) / 2]->freq) { minHeap->array[i] = minHeap->array[(i - 1) / 2]; i = (i - 1) / 2; } minHeap->array[i] = minHeapNode; } // 判断是否是叶子节点 int isLeaf(struct MinHeapNode* root) { return !(root->left) && !(root->right); } // 创建一个最小堆并构建哈夫曼树 struct MinHeap* createAndBuildMinHeap(char data[], int freq[], int size) { struct MinHeap* minHeap = createMinHeap(size); for (int i = 0; i < size; ++i) minHeap->array[i] = newNode(data[i], freq[i]); minHeap->size = size; for (int i = (minHeap->size - 1) / 2; i >= 0; --i) minHeapify(minHeap, i); return minHeap; } // 构建哈夫曼树并获取编码 void HuffmanCodes(char data[], int freq[], int size) { struct MinHeapNode *left, *right, *top; struct MinHeap* minHeap = createAndBuildMinHeap(data, freq, size); while (!isSizeOne(minHeap)) { left = extractMin(minHeap); right = extractMin(minHeap); top = newNode('$', left->freq + right->freq); top->left = left; top->right = right; insertMinHeap(minHeap, top); } // 打印哈夫曼编码 printf("字符\t频率\t哈夫曼编码\n"); printCodes(minHeap->array[0], "", ""); } // 打印哈夫曼编码 void printCodes(struct MinHeapNode* root, char* str, char* prefix) { if (root) { if (isLeaf(root)) { printf("%c\t%d\t%s%s\n", root->data, root->freq, prefix, str); } else { char* leftPrefix = (char*) malloc(strlen(prefix) + 1); strcpy(leftPrefix, prefix); char* rightPrefix = (char*) malloc(strlen(prefix) + 1); strcpy(rightPrefix, prefix); strcat(leftPrefix, "0"); strcat(rightPrefix, "1"); printCodes(root->left, str, leftPrefix); printCodes(root->right, str, rightPrefix); } } } int main() { char arr[] = {'c', 's', 'e', 'a', 't'}; int freq[] = {2, 3, 5, 7, 8}; int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); HuffmanCodes(arr, freq, size); return 0; } ```
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