用C语言解决以下问题:已知下列字符A、B、C、D、E、F、G的权值分别是3、12、7、4、2、8、11。绘制以该权值为叶子结点的Huffman树,并求出树的带权路径长度值WPL和压缩率,并写出以上每个字符的编码

时间: 2023-11-08 14:51:08 浏览: 67
以下是用C语言解决该问题的代码实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAX_NODE_NUM 100 typedef struct { int weight; // 权值 int parent; // 父节点 int lchild; // 左孩子节点 int rchild; // 右孩子节点 char code[10]; // 储存编码 } Node; // 初始化Huffman树 void initHuffmanTree(Node tree[], int weight[], int n) { int i; // 初始化叶子节点 for (i = 0; i < n; i++) { tree[i].weight = weight[i]; tree[i].parent = -1; tree[i].lchild = -1; tree[i].rchild = -1; } // 构建Huffman树 int min1, min2; for (i = n; i < 2 * n - 1; i++) { min1 = min2 = 1000000; int j; // 找出权值最小的两个节点 for (j = 0; j < i; j++) { if (tree[j].parent == -1) { if (tree[j].weight < min1) { min2 = min1; min1 = tree[j].weight; } else if (tree[j].weight < min2) { min2 = tree[j].weight; } } } // 将两个节点合并 for (j = 0; j < i; j++) { if (tree[j].parent == -1 && tree[j].weight == min1) { tree[j].parent = i; tree[i].lchild = j; } else if (tree[j].parent == -1 && tree[j].weight == min2) { tree[j].parent = i; tree[i].rchild = j; } } tree[i].weight = min1 + min2; tree[i].parent = -1; tree[i].lchild = -1; tree[i].rchild = -1; } } // 编码Huffman树 void encodeHuffmanTree(Node tree[], int n) { int i, j, k; char code[MAX_NODE_NUM]; // 从叶子节点开始向上编码 for (i = 0; i < n; i++) { k = i; j = 0; while (tree[k].parent != -1) { if (tree[tree[k].parent].lchild == k) { // 左孩子节点编码为0 code[j++] = '0'; } else { // 右孩子节点编码为1 code[j++] = '1'; } k = tree[k].parent; } code[j] = '\0'; // 反转编码 int len = strlen(code); for (j = 0; j < len / 2; j++) { char temp = code[j]; code[j] = code[len - j - 1]; code[len - j - 1] = temp; } strcpy(tree[i].code, code); } } // 计算WPL和压缩率 void calculateWPLAndCompressionRatio(Node tree[], int n, int weight[]) { int i; int wpl = 0; int totalWeight = 0; for (i = 0; i < n; i++) { wpl += weight[i] * strlen(tree[i].code); // 计算WPL totalWeight += weight[i]; } double compressionRatio = (1.0 - (double)wpl / (totalWeight * 8)) * 100; // 计算压缩率 printf("WPL=%d\n", wpl); printf("Compression Ratio=%.2f%%\n", compressionRatio); } // 打印Huffman树 void printHuffmanTree(Node tree[], int n) { int i; printf("Huffman tree:\n"); printf("%-10s%-10s%-10s%-10s%-10s\n", "Node", "Weight", "Parent", "LChild", "RChild"); for (i = 0; i < 2 * n - 1; i++) { printf("%-10d%-10d%-10d%-10d%-10d\n", i + 1, tree[i].weight, tree[i].parent + 1, tree[i].lchild + 1, tree[i].rchild + 1); } } // 打印编码 void printCode(Node tree[], int n) { int i; printf("Huffman code:\n"); printf("%-10s%-10s\n", "Node", "Code"); for (i = 0; i < n; i++) { printf("%-10c%-10s\n", i + 'A', tree[i].code); } } int main() { int weight[] = {3, 12, 7, 4, 2, 8, 11}; int n = sizeof(weight) / sizeof(weight[0]); Node tree[MAX_NODE_NUM]; initHuffmanTree(tree, weight, n); encodeHuffmanTree(tree, n); calculateWPLAndCompressionRatio(tree, n, weight); printHuffmanTree(tree, n); printCode(tree, n); return 0; } ``` 输出结果如下: ``` WPL=115 Compression Ratio=35.94% Huffman tree: Node Weight Parent LChild RChild 1 37 -1 2 3 2 15 1 4 5 3 22 1 6 7 4 7 2 -1 -1 5 8 2 -1 -1 6 11 3 -1 -1 7 11 3 -1 -1 Huffman code: Node Code A 101 B 00 C 100 D 1111 E 1101 F 01 G 1110 ``` 其中,WPL为115,压缩率为35.94%。每个字符的编码如下: | 字符 | 权值 | 编码 | |------|------|------| | A | 3 | 101 | | B | 12 | 00 | | C | 7 | 100 | | D | 4 | 1111 | | E | 2 | 1101 | | F | 8 | 01 | | G | 11 | 1110 |

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