用C++写一段程序,要求。请编程实现哈夫曼树的构造,以及对该哈夫曼树的编码
时间: 2024-11-25 11:19:14 浏览: 22
哈夫曼树,也称为最优二叉树,是一种带权路径长度最短的二叉树,常用于数据压缩。以下是使用C++实现哈夫曼树构建和编码的一个简单示例:
首先,我们需要定义一个`Node`结构体,它包含字符、频率和两个指向孩子的指针:
```cpp
struct Node {
char data;
int freq;
Node* left = nullptr;
Node* right = nullptr;
};
```
然后,我们可以创建一个优先队列来存储节点,并实现构建哈夫曼树的函数:
```cpp
// 使用堆实现优先队列
class PriorityQueue {
// ...省略队列的具体实现...
};
void buildHuffmanTree(vector<char>& freqs, vector<Node*>& huffNodes) {
PriorityQueue pq(freqs.begin(), freqs.end());
for (int i = 0; i < freqs.size(); ++i)
huffNodes[i] = new Node{' ', freqs[i]}; // 初始化根节点
while (pq.size() > 1) {
Node* left = pq.top(); pq.pop();
Node* right = pq.top(); pq.pop();
// 创建新的节点,将左、右节点合并
Node* newNode = new Node {};
newNode->freq = left->freq + right->freq;
newNode->left = left;
newNode->right = right;
// 将新节点放回堆
pq.push(newNode);
}
// 最后得到的就是哈夫曼树的根节点
huffNodes[0] = pq.top();
}
```
对于编码,我们可以在哈夫曼树上遍历,从根到每个字符生成其对应的编码。这里假设我们通过深度优先搜索(DFS)来实现:
```cpp
string getCode(Node* node, string parentCode = "") {
if (!node) return "";
if (node->data == ' ') return parentCode;
return getCode(node->left, parentCode + "0") + getCode(node->right, parentCode + "1");
}
vector<pair<char, string>> huffmanEncoding(const vector<char>& chars, const vector<int>& freqs) {
// 先构建哈夫曼树
vector<Node*> huffNodes(chars.size());
buildHuffmanTree(freqs, huffNodes);
// 编码并返回结果
vector<pair<char, string>> encoding;
for (char c : chars) {
auto code = getCode(huffNodes[c - 'a']); // 字符'a'到'z'对应哈夫曼树的节点
encoding.push_back({c, code});
}
return encoding;
}
```
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