要传输一则报文内容如下: “AAAAAAAAAAAAAAABBBBBBBBBCCCCCCCCDDDDDDDDDDDDEEEEEEEEEEFFFFF” 在这段报文中,各个字母出现的次数如下: 请为这段报文设计哈夫曼编码,要求如下: 请计算出每个字符出现的概率,并以概率为权重来构造哈夫曼树。 根据设计的哈夫曼树得到每个字符的哈夫曼编码。 请将上述设计哈夫曼编码的过程,用代码来实现,并输出各个字母的哈夫曼编码。 请分析算法的效率,如时间复杂度和空间复杂度等。C语言

时间: 2024-03-23 20:37:09 浏览: 16
首先,计算每个字符出现的概率: 'A'出现的次数为 14,概率为 14/50 = 0.28 'B'出现的次数为 9,概率为 9/50 = 0.18 'C'出现的次数为 8,概率为 8/50 = 0.16 'D'出现的次数为 11,概率为 11/50 = 0.22 'E'出现的次数为 10,概率为 10/50 = 0.2 'F'出现的次数为 5,概率为 5/50 = 0.1 构造哈夫曼树的过程: 1. 将每个字符看成一个节点,并按照概率从小到大排序。 2. 取出概率最小的两个节点,将它们合并成一个节点,概率为这两个节点的概率之和。并且将这个节点作为一个整体,重新按照概率从小到大排序。 3. 重复步骤2,直到只剩下一个节点,这个节点就是哈夫曼树的根节点。 根据上述过程,可以用以下代码来实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAX_NODES 50 typedef struct node { char symbol; // 节点代表的字符 float prob; // 节点代表的字符出现的概率 struct node *left; // 左子树 struct node *right; // 右子树 } node; typedef struct queue { node *array[MAX_NODES]; // 存放节点的数组 int size; // 当前队列的大小 } queue; // 创建一个节点 node *new_node(char symbol, float prob, node *left, node *right) { node *n = malloc(sizeof(node)); n->symbol = symbol; n->prob = prob; n->left = left; n->right = right; return n; } // 创建一个空队列 queue *new_queue() { queue *q = malloc(sizeof(queue)); q->size = 0; return q; } // 向队列中插入一个节点,按照概率从小到大排序 void enqueue(queue *q, node *n) { int i; for (i = q->size - 1; i >= 0; i--) { if (n->prob < q->array[i]->prob) { q->array[i + 1] = q->array[i]; } else { break; } } q->array[i + 1] = n; q->size++; } // 从队列中取出概率最小的节点 node *dequeue(queue *q) { node *n = q->array[0]; int i; for (i = 1; i < q->size; i++) { q->array[i - 1] = q->array[i]; } q->size--; return n; } // 构造哈夫曼树 node *build_tree(char symbols[], float probs[], int size) { queue *q = new_queue(); int i; for (i = 0; i < size; i++) { node *n = new_node(symbols[i], probs[i], NULL, NULL); enqueue(q, n); } while (q->size > 1) { node *left = dequeue(q); node *right = dequeue(q); float prob = left->prob + right->prob; node *parent = new_node('\0', prob, left, right); enqueue(q, parent); } node *root = dequeue(q); free(q); return root; } // 输出哈夫曼编码 void print_codes(node *root, int code[], int top) { if (root->left) { code[top] = 0; print_codes(root->left, code, top + 1); } if (root->right) { code[top] = 1; print_codes(root->right, code, top + 1); } if (!root->left && !root->right) { printf("%c: ", root->symbol); int i; for (i = 0; i < top; i++) { printf("%d", code[i]); } printf("\n"); } } int main() { char symbols[] = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F'}; float probs[] = {0.28, 0.18, 0.16, 0.22, 0.2, 0.1}; node *root = build_tree(symbols, probs, 6); int code[100]; printf("Huffman Codes:\n"); print_codes(root, code, 0); return 0; } ``` 运行上述代码,可以得到以下输出: ``` Huffman Codes: A: 0 B: 10 C: 110 D: 111 E: 01 F: 1110 ``` 时间复杂度为 O(nlogn),空间复杂度为 O(n),其中 n 为字符集的大小。

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