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,并对密文完成解码工作。 用c语言
时间: 2023-06-29 09:15:13 浏览: 105
好的,这是一个比较复杂的问题,需要分步骤回答。首先是构造哈夫曼树的过程,可以按照以下步骤进行:
1. 定义一个结构体表示哈夫曼树的节点,包括权值、左右子树指针和父节点指针。
```
struct huff_node {
int weight;
struct huff_node *left;
struct huff_node *right;
struct huff_node *parent;
};
```
2. 定义一个比较函数,用于排序时比较节点的权值大小。
```
int cmp_node(const void *a, const void *b) {
return ((struct huff_node *)a)->weight - ((struct huff_node *)b)->weight;
}
```
3. 定义一个函数,用于构造哈夫曼树。首先将所有叶子节点按权值从小到大排序,然后取出权值最小的两个节点作为左右子树,构造一个新的节点,权值为左右子树节点权值之和,将新节点插入到节点数组中,然后重复这个过程,直到只剩下一个节点,即为根节点。
```
struct huff_node *build_huff_tree(int *weights, int n) {
struct huff_node *nodes = (struct huff_node *)malloc(n * sizeof(struct huff_node));
for (int i = 0; i < n; i++) {
nodes[i].weight = weights[i];
nodes[i].left = NULL;
nodes[i].right = NULL;
nodes[i].parent = NULL;
}
qsort(nodes, n, sizeof(struct huff_node), cmp_node);
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
struct huff_node *new_node = (struct huff_node *)malloc(sizeof(struct huff_node));
new_node->weight = nodes[i].weight + nodes[i+1].weight;
new_node->left = &nodes[i];
new_node->right = &nodes[i+1];
new_node->parent = NULL;
nodes[i+1].parent = nodes[i].parent = new_node;
int j = i + 2;
while (j < n && nodes[j].weight < new_node->weight) {
nodes[j-1] = nodes[j];
j++;
}
nodes[j-1] = *new_node;
}
return &nodes[n-1];
}
```
接下来是构造哈夫曼编码的过程,可以按照以下步骤进行:
1. 定义一个结构体表示哈夫曼编码,包括字符、编码字符串和编码长度。
```
struct huff_code {
int c;
char *code;
int len;
};
```
2. 定义一个递归函数,用于从根节点开始遍历哈夫曼树,将叶子节点的编码存储到编码表中。
```
void build_huff_code(struct huff_node *node, char *buf, int len, struct huff_code *codes) {
if (node->left == NULL && node->right == NULL) {
codes[node->weight].c = node->weight;
codes[node->weight].code = (char *)malloc((len+1) * sizeof(char));
strncpy(codes[node->weight].code, buf, len);
codes[node->weight].code[len] = '\0';
codes[node->weight].len = len;
} else {
buf[len] = '0';
build_huff_code(node->left, buf, len+1, codes);
buf[len] = '1';
build_huff_code(node->right, buf, len+1, codes);
}
}
```
3. 调用上述函数,从根节点开始构造哈夫曼编码。
```
struct huff_code *build_huff_codes(struct huff_node *root, int n) {
struct huff_code *codes = (struct huff_code *)malloc(n * sizeof(struct huff_code));
char buf[n];
build_huff_code(root, buf, 0, codes);
return codes;
}
```
最后是解码的过程,可以按照以下步骤进行:
1. 定义一个函数,用于从编码字符串中取出一个字符的编码。
```
int get_code(char *buf, int *ptr, struct huff_node *node) {
if (node->left == NULL && node->right == NULL) {
return node->weight;
} else if (buf[*ptr] == '0') {
(*ptr)++;
return get_code(buf, ptr, node->left);
} else {
(*ptr)++;
return get_code(buf, ptr, node->right);
}
}
```
2. 定义一个函数,用于解码密文。首先从编码表中找到每个字符的编码,然后遍历密文字符串,将连续的编码字符串转换成字符。
```
void decode_huff(char *cipher, struct huff_code *codes, int n) {
struct huff_node *root = build_huff_tree(codes, n);
int len = strlen(cipher);
char buf[len];
int ptr = 0;
for (int i = 0; i < len; i++) {
buf[ptr++] = cipher[i];
for (int j = 0; j < n; j++) {
if (strncmp(buf, codes[j].code, ptr) == 0) {
printf("%c", codes[j].c);
ptr = 0;
break;
}
}
}
if (ptr > 0) {
fprintf(stderr, "Error: invalid cipher\n");
}
}
```
完整的代码如下:
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