生成哈夫曼树及其编码的C语言代码:输入n个叶子结点的权值构造哈夫曼树;根据哈夫曼树构造哈夫曼编码,以指向字符串的指针数组来存放,从叶子到根逆向求每个叶子结点的哈夫曼编码;对密文完成解码工作。

时间: 2024-06-01 17:05:49 浏览: 171
以下是生成哈夫曼树及其编码的C语言代码实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_NODE_NUM 1000 // 定义哈夫曼树结点 typedef struct huffman_node { int weight; // 权值 int parent; // 父结点下标 int left_child; // 左子结点下标 int right_child; // 右子结点下标 } huffman_node; // 定义哈夫曼编码结构体 typedef struct huffman_code { char code[MAX_NODE_NUM]; // 编码 int start; // 编码起始位置 } huffman_code; // 初始化哈夫曼树 void init_huffman_tree(huffman_node *h_tree, int n) { for (int i = 0; i < n * 2 - 1; i++) { h_tree[i].weight = 0; h_tree[i].parent = -1; h_tree[i].left_child = -1; h_tree[i].right_child = -1; } } // 构建哈夫曼树 void create_huffman_tree(huffman_node *h_tree, int *weight, int n) { for (int i = 0; i < n; i++) { h_tree[i].weight = weight[i]; } for (int i = 0; i < n - 1; i++) { // 找到权值最小的两个结点 int min1 = MAX_NODE_NUM, min2 = MAX_NODE_NUM; int min1_idx = -1, min2_idx = -1; for (int j = 0; j < n + i; j++) { if (h_tree[j].parent == -1 && h_tree[j].weight < min1) { min2 = min1; min2_idx = min1_idx; min1 = h_tree[j].weight; min1_idx = j; } else if (h_tree[j].parent == -1 && h_tree[j].weight < min2) { min2 = h_tree[j].weight; min2_idx = j; } } // 合并权值最小的两个结点 h_tree[min1_idx].parent = n + i; h_tree[min2_idx].parent = n + i; h_tree[n + i].weight = h_tree[min1_idx].weight + h_tree[min2_idx].weight; h_tree[n + i].left_child = min1_idx; h_tree[n + i].right_child = min2_idx; } } // 构建哈夫曼编码 void create_huffman_code(huffman_node *h_tree, huffman_code *h_code, int n) { for (int i = 0; i < n; i++) { int current_node = i; int parent_node = h_tree[current_node].parent; while (parent_node != -1) { if (h_tree[parent_node].left_child == current_node) { // 左子结点,编码为0 h_code[i].code[h_code[i].start++] = '0'; } else { // 右子结点,编码为1 h_code[i].code[h_code[i].start++] = '1'; } current_node = parent_node; parent_node = h_tree[current_node].parent; } // 逆序存储编码 for (int j = 0; j < h_code[i].start / 2; j++) { char temp = h_code[i].code[j]; h_code[i].code[j] = h_code[i].code[h_code[i].start - j - 1]; h_code[i].code[h_code[i].start - j - 1] = temp; } } } // 解码密文 void decode(huffman_node *h_tree, char *secret, char *plain_text, int n) { int current_node = n * 2 - 2; for (int i = 0; secret[i] != '\0'; i++) { if (secret[i] == '0') { current_node = h_tree[current_node].left_child; } else { current_node = h_tree[current_node].right_child; } if (h_tree[current_node].left_child == -1 && h_tree[current_node].right_child == -1) { plain_text[strlen(plain_text)] = current_node + 'a'; current_node = n * 2 - 2; } } } int main() { int n, weight[MAX_NODE_NUM]; printf("请输入叶子结点数量n:\n"); scanf("%d", &n); printf("请输入每个叶子结点的权值:\n"); for (int i = 0; i < n; i++) { scanf("%d", &weight[i]); } // 初始化哈夫曼树 huffman_node h_tree[MAX_NODE_NUM * 2 - 1]; init_huffman_tree(h_tree, n); // 构建哈夫曼树 create_huffman_tree(h_tree, weight, n); // 构建哈夫曼编码 huffman_code h_code[MAX_NODE_NUM]; for (int i = 0; i < n; i++) { h_code[i].start = 0; } create_huffman_code(h_tree, h_code, n); // 输出哈夫曼编码 printf("哈夫曼编码如下:\n"); for (int i = 0; i < n; i++) { printf("%c: ", 'a' + i); for (int j = 0; j < h_code[i].start; j++) { printf("%c", h_code[i].code[j]); } printf("\n"); } // 加密明文 char plain_text[MAX_NODE_NUM]; printf("请输入要加密的明文:\n"); scanf("%s", plain_text); char secret[MAX_NODE_NUM * 10]; strcpy(secret, ""); for (int i = 0; plain_text[i] != '\0'; i++) { strcat(secret, h_code[plain_text[i] - 'a'].code); } printf("加密后的密文为:%s\n", secret); // 解密密文 char decrypted[MAX_NODE_NUM]; strcpy(decrypted, ""); decode(h_tree, secret, decrypted, n); printf("解密后的明文为:%s\n", decrypted); return 0; } ```
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