请构建夫曼树和哈夫曼编码的实现,对于输入的(n=8)个字符和对应的概率,生成其对应的哈夫曼编码。
时间: 2023-04-24 09:03:23 浏览: 55
夫曼树和哈夫曼编码是一种常用的数据压缩算法,可以将输入的字符集合进行编码,从而减少存储空间。下面是夫曼树和哈夫曼编码的实现步骤:
1. 根据输入的字符和对应的概率,构建一棵初始的二叉树,每个节点的权值为对应字符的概率。
2. 从这棵二叉树中选择两个权值最小的节点,将它们合并成一个新的节点,权值为两个节点的权值之和。将这个新节点插入到二叉树中,删除原来的两个节点。
3. 重复步骤2,直到只剩下一个节点,这个节点就是夫曼树的根节点。
4. 对于每个字符,从根节点开始遍历夫曼树,如果遇到左子树就添加,遇到右子树就添加1,直到到达对应字符的叶子节点。这个路径就是该字符的哈夫曼编码。
例如,输入8个字符a、b、c、d、e、f、g、h,对应的概率分别为.1、.15、.2、.05、.1、.2、.15、.05。按照上述步骤,可以得到如下的夫曼树:
```
1.00
/ \
.45 .55
/ \ / \
.2 .25 .15 .4
/ \ / \
d h e f
```
根据夫曼树,可以得到每个字符的哈夫曼编码:
```
a: 111
b: 10
c: 110
d: 000
e: 01
f: 001
g: 101
h: 001
```
这样,对于输入的8个字符,可以用这些哈夫曼编码进行压缩存储,从而减少存储空间。
相关问题
请构建夫曼树和哈夫曼编码的实现,对于输入的(n=8)个字符和对应的概率,生成其对应的哈夫曼编码。\n\n参考输入如下:\n\n\"a\",\"b\",\"c\",\"d\",\"e\",\"f\",\"g\",\"h\"\n\n0.07,0.1
夫曼树和哈夫曼编码是一种用于数据压缩的算法。对于输入的n个字符和对应的概率,可以通过构建夫曼树来生成其对应的哈夫曼编码。
具体实现步骤如下:
1. 将输入的n个字符按照概率从小到大排序,构建n个节点,每个节点的权值为对应字符的概率。
2. 从这n个节点中选出两个权值最小的节点,合并成一个新节点,其权值为两个节点的权值之和。将这个新节点插入到原来的节点中,形成n-1个节点。
3. 重复步骤2,直到所有节点都被合并成一个根节点,构建出夫曼树。
4. 对于每个叶子节点,从根节点开始,向左走标记为0,向右走标记为1,得到每个字符的哈夫曼编码。
参考输入如下:
"a","b","c","d","e","f","g","h"
0.07,0.1,0.1,0.12,0.2,0.2,0.1,0.11
根据输入数据,可以得到如下的夫曼树:
```
1.00
/ \
0.43 0.57
/ \ / \
0.2 0.23 0.3 0.27
/ \ / \ / \ / \
a b c d e f g h
```
根据夫曼树,可以得到每个字符的哈夫曼编码:
a: 00
b: 01
c: 100
d: 101
e: 11
f: 110
g: 1110
h: 1111
因此,输入的8个字符和对应的概率的哈夫曼编码为:
a: 00
b: 01
c: 100
d: 101
e: 11
f: 110
g: 1110
h: 1111
构建哈夫曼树输入字符串输出对应哈夫曼编码
好的,构建哈夫曼树的步骤如下:
1. 统计字符串中每个字符出现的频率,并按照频率从小到大排序。
2. 选取频率最小的两个字符作为叶子节点,构建一棵二叉树。其中较小频率的字符作为左子节点,较大频率的字符作为右子节点。并将它们的频率相加,作为父节点的频率。
3. 将新生成的父节点插入到频率数组中,并将数组按照频率从小到大重新排序。
4. 重复步骤2和3,直到只剩下一个节点,即根节点。
得到哈夫曼树之后,对于每个叶子节点,从该节点到根节点的路径上,如果向左走则标记为0,向右走则标记为1。这样就得到了每个字符的哈夫曼编码。
下面是一个示例:
假设字符串为 "abacabadabacaba",则字符出现频率为:
| 字符 | a | b | c | d |
| ---- | - | - | - | - |
| 频率 | 8 | 4 | 2 | 2 |
按频率排序后为:c、d、b、a。
首先选取频率最小的两个字符 c 和 d,构建一棵二叉树:
```
4
/ \
c d
```
然后插入新的父节点,重新排序:
| 节点 | c | d | 4 |
| ---- | - | - | - |
| 频率 | 2 | 2 | 4 |
接着选取频率最小的两个节点 c 和 d,构建一棵新的二叉树:
```
8
/ \
4 4
/ \
c d
```
插入新节点,重新排序:
| 节点 | b | c | d | 4 | 8 |
| ---- | - | - | - | - | - |
| 频率 | 4 | 2 | 2 | 4 | 8 |
再次选取频率最小的两个节点 b 和 c,构建新的二叉树:
```
12
/ \
4 8
/ \
c d
```
插入新节点,重新排序:
| 节点 | a | b | c | d | 4 | 8 | 12 |
| ---- | - | - | - | - | -- | -- | -- |
| 频率 | 8 | 4 | 2 | 2 | 4 | 8 | 16 |
最后选取频率最小的两个节点 a 和 b,构建最终的哈夫曼树:
```
16
/ \
8 8
/ \
a b
|
4
/ \
c d
```
从根节点到每个叶子节点的路径上,向左走标记为0,向右走标记为1,得到字符的哈夫曼编码为:
| 字符 | a | b | c | d |
| ---- | - | - | - | - |
| 编码 | 0 | 10 | 110 | 111 |
希望这个例子能够帮助你理解哈夫曼编码的构建过程。