用C语言写出哈夫曼树的代码和注释

时间: 2024-04-30 13:25:16 浏览: 99
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c语言编写哈夫曼树

以下是用C语言实现哈夫曼树的代码和注释: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 定义哈夫曼树节点结构体 typedef struct huffman_node { int value; // 节点权值 struct huffman_node *left; // 左子节点指针 struct huffman_node *right; // 右子节点指针 } HuffmanNode; // 定义优先队列(小根堆)结构体 typedef struct priority_queue { HuffmanNode **nodes; // 节点数组指针 int size; // 当前队列大小 int capacity; // 队列容量 } PriorityQueue; // 创建一个新的哈夫曼树节点 HuffmanNode *new_huffman_node(int value) { HuffmanNode *node = (HuffmanNode *) malloc(sizeof(HuffmanNode)); node->value = value; node->left = NULL; node->right = NULL; return node; } // 交换两个哈夫曼树节点的位置 void swap_nodes(HuffmanNode **a, HuffmanNode **b) { HuffmanNode *tmp = *a; *a = *b; *b = tmp; } // 初始化优先队列 PriorityQueue *init_priority_queue(int capacity) { PriorityQueue *queue = (PriorityQueue *) malloc(sizeof(PriorityQueue)); queue->nodes = (HuffmanNode **) malloc(sizeof(HuffmanNode *) * capacity); queue->size = 0; queue->capacity = capacity; return queue; } // 向优先队列插入一个节点 void insert_node(PriorityQueue *queue, HuffmanNode *node) { // 如果队列已满则返回 if (queue->size == queue->capacity) { return; } // 将新节点插入队列末尾 queue->nodes[queue->size++] = node; int index = queue->size - 1; // 将新节点上浮到正确的位置 while (index > 0 && queue->nodes[index]->value < queue->nodes[(index - 1) / 2]->value) { swap_nodes(&queue->nodes[index], &queue->nodes[(index - 1) / 2]); index = (index - 1) / 2; } } // 从优先队列中取出最小的节点 HuffmanNode *pop_min_node(PriorityQueue *queue) { // 如果队列为空则返回 NULL if (queue->size == 0) { return NULL; } // 取出队列头部节点 HuffmanNode *min_node = queue->nodes[0]; // 将队列尾部节点移到头部 queue->nodes[0] = queue->nodes[--queue->size]; int index = 0; // 将头部节点下沉到正确的位置 while (index * 2 + 1 < queue->size) { int left_child_index = index * 2 + 1; int right_child_index = index * 2 + 2; int min_child_index = left_child_index; if (right_child_index < queue->size && queue->nodes[right_child_index]->value < queue->nodes[left_child_index]->value) { min_child_index = right_child_index; } if (queue->nodes[min_child_index]->value >= queue->nodes[index]->value) { break; } swap_nodes(&queue->nodes[index], &queue->nodes[min_child_index]); index = min_child_index; } return min_node; } // 构建哈夫曼树 HuffmanNode *build_huffman_tree(int *weights, int size) { PriorityQueue *queue = init_priority_queue(size); // 将所有树叶节点插入优先队列 for (int i = 0; i < size; i++) { insert_node(queue, new_huffman_node(weights[i])); } // 不断取出两个最小的节点合并成一个新节点,直到队列中只有一个节点为止 while (queue->size > 1) { HuffmanNode *left_child = pop_min_node(queue); HuffmanNode *right_child = pop_min_node(queue); HuffmanNode *new_node = new_huffman_node(left_child->value + right_child->value); new_node->left = left_child; new_node->right = right_child; insert_node(queue, new_node); } HuffmanNode *root = pop_min_node(queue); free(queue->nodes); free(queue); return root; } // 打印哈夫曼树的结构 void print_huffman_tree(HuffmanNode *root, int depth) { if (root == NULL) { return; } for (int i = 0; i < depth; i++) { printf(" "); } if (root->left == NULL && root->right == NULL) { printf("%d\n", root->value); } else { printf("+-\n"); print_huffman_tree(root->left, depth + 1); print_huffman_tree(root->right, depth + 1); } } int main() { int weights[] = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3}; int size = sizeof(weights) / sizeof(weights[0]); HuffmanNode *root = build_huffman_tree(weights, size); print_huffman_tree(root, 0); return 0; } ``` 以上代码实现了哈夫曼树的构建和打印结构功能。可以通过修改 `weights` 数组中的元素来构建不同的哈夫曼树。
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描述 输入一串字符串,根据给定的字符串中字符出现的频率建立相应哈夫曼树,构造哈夫曼编码表,在此基础上可以对待压缩文件进行压缩(即编码),同时可以对压缩后的二进制编码文件进行解压(即译码)。 输入 多组数据,每组数据一行,为一个字符串(只考虑26个小写字母即可)。当输入字符串为“0”时,输入结束。 输出 每组数据输出2n+3行(n为输入串中字符类别的个数)。第一行为统计出来的字符出现频率(只输出存在的字符,格式为:字符:频度),每两组字符之间用一个空格分隔,字符按照ASCII码从小到大的顺序排列。第二行至第2n行为哈夫曼树的存储结构的终态(形如教材139页表5.2(b),一行当中的数据用空格分隔)。第2n+1行为每个字符的哈夫曼编码(只输出存在的字符,格式为:字符:编码),每两组字符之间用一个空格分隔,字符按照ASCII码从小到大的顺序排列。第2n+2行为编码后的字符串,第2n+3行为解码后的字符串(与输入的字符串相同)。 样例输入1 aaaaaaabbbbbccdddd aabccc 0 样例输出1 a:7 b:5 c:2 d:4 1 7 7 0 0 2 5 6 0 0 3 2 5 0 0 4 4 5 0 0 5 6 6 3 4 6 11 7 2 5 7 18 0 1 6 a:0 b:10 c:110 d:111 00000001010101010110110111111111111 aaaaaaabbbbbccdddd a:2 b:1 c:3 1 2 4 0 0 2 1 4 0 0 3 3 5 0 0 4 3 5 2 1 5 6 0 3 4 a:11 b:10 c:0 111110000 aabccc使用c语言写出完整的代码并加上注释,分析时间复杂度和空间复杂读

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