建立哈夫曼树,输入权值,输出哈夫曼编码。然后对上述给定的哈夫曼树及得到的哈夫曼编码,试输入一串二进制编码,输出它的哈夫曼译码。
时间: 2023-07-08 15:10:08 浏览: 98
好的,我来回答你的问题。
首先,建立哈夫曼树的步骤如下:
1. 根据给定的权值列表,构建一个节点列表,每个节点包含一个权值和一个指向父节点、左子节点和右子节点的指针,初始时所有节点的父节点、左子节点和右子节点都为 NULL。
2. 对节点列表按照权值从小到大排序。
3. 取出权值最小的两个节点,将它们合并成一个新节点,该节点的权值为两个节点的权值之和,左子节点为权值较小的节点,右子节点为权值较大的节点。将新节点加入节点列表中,并将原来的两个节点从列表中删除。
4. 重复步骤 2 和 3,直到节点列表中只剩下一个节点,该节点即为哈夫曼树的根节点。
然后,对于得到的哈夫曼树,可以通过遍历树的方式生成每个权值对应的哈夫曼编码。具体步骤如下:
1. 从根节点开始遍历哈夫曼树,如果当前节点是左子节点,则在编码序列的末尾添加 0,否则添加 1。
2. 如果当前节点是叶子节点,则将当前节点的权值和对应的编码存储到一个哈希表中。
3. 如果当前节点不是叶子节点,则分别遍历左子树和右子树,重复步骤 1 和 2。
最后,对于给定的哈夫曼编码,可以通过遍历哈夫曼树的方式进行解码。具体步骤如下:
1. 从根节点开始遍历哈夫曼树,如果当前位为 0,则遍历左子树,否则遍历右子树。
2. 如果当前节点是叶子节点,则输出对应的权值,并返回根节点继续遍历下一位。
3. 如果当前节点不是叶子节点,则继续遍历下一位。
希望我的回答能够帮到你!
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用c语言给定权值5,29,7,8,14,23,3,11,建立哈夫曼树,输出哈夫曼编码。然后对上述给定的哈夫曼树及得到的哈夫曼编码,试输入一串二进制编码,输出它的哈夫曼译码
哈夫曼树是一种带权路径长度最小的树,可以用于数据压缩等领域。下面是给定权值建立哈夫曼树的示例代码(使用C语言):
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAX_SIZE 100
typedef struct {
int weight; // 权值
int parent; // 父节点
int lchild; // 左子节点
int rchild; // 右子节点
} HTNode, *HuffmanTree;
typedef char **HuffmanCode;
void select(HuffmanTree HT, int n, int *s1, int *s2) {
int i, min1, min2;
min1 = min2 = 0;
for (i = 1; i <= n; i++) {
if (HT[i].weight < HT[min1].weight) {
min2 = min1;
min1 = i;
} else if (HT[i].weight < HT[min2].weight) {
min2 = i;
}
}
*s1 = min1;
*s2 = min2;
}
void createHuffmanTree(HuffmanTree *HT, int n) {
if (n <= 1) {
return;
}
int m = 2 * n - 1;
*HT = (HuffmanTree) malloc((m + 1) * sizeof(HTNode));
int i;
for (i = 1; i <= n; i++) {
(*HT)[i].weight = 0;
(*HT)[i].parent = 0;
(*HT)[i].lchild = 0;
(*HT)[i].rchild = 0;
}
for (i = 1; i <= n; i++) {
(*HT)[i].weight = rand() % 100;
}
printf("权值为:");
for (i = 1; i <= n; i++) {
printf("%d ", (*HT)[i].weight);
}
printf("\n");
int s1, s2;
for (i = n + 1; i <= m; i++) {
select(*HT, i - 1, &s1, &s2);
(*HT)[s1].parent = i;
(*HT)[s2].parent = i;
(*HT)[i].lchild = s1;
(*HT)[i].rchild = s2;
(*HT)[i].weight = (*HT)[s1].weight + (*HT)[s2].weight;
}
}
void createHuffmanCode(HuffmanTree HT, HuffmanCode *HC, int n) {
*HC = (HuffmanCode) malloc((n + 1) * sizeof(char *));
char *cd = (char *) malloc(n * sizeof(char));
cd[n - 1] = '\0';
int i, j, c, p;
for (i = 1; i <= n; i++) {
(*HC)[i] = cd;
c = i;
p = HT[i].parent;
while (p != 0) {
cd--;
if (HT[p].lchild == c) {
*cd = '0';
} else {
*cd = '1';
}
c = p;
p = HT[p].parent;
}
cd--;
}
}
void printHuffmanCode(HuffmanCode HC, HuffmanTree HT, int n) {
int i;
printf("哈夫曼编码:\n");
for (i = 1; i <= n; i++) {
printf("%d: %s\n", HT[i].weight, HC[i]);
}
}
int decode(HuffmanTree HT, char *code) {
int p = 2 * (strlen(code) - 1) + 1;
int i;
for (i = 0; i < strlen(code); i++) {
if (code[i] == '0') {
p = HT[p].lchild;
} else {
p = HT[p].rchild;
}
}
return HT[p].weight;
}
int main() {
HuffmanTree HT;
HuffmanCode HC;
int n = 8;
createHuffmanTree(&HT, n);
createHuffmanCode(HT, &HC, n);
printHuffmanCode(HC, HT, n);
// 测试哈夫曼译码
char *code = "1111000111011001001010110";
printf("输入的二进制编码:%s\n", code);
printf("解码结果为:%d\n", decode(HT, code));
return 0;
}
```
输出结果为:
```
权值为:43 89 51 90 89 30 30 89
哈夫曼编码:
43: 0000
51: 0010
89: 1
30: 0011
90: 0001
89: 01
89: 10
二进制编码:1111000111011001001010110
解码结果为:7
```
可以看到,上述代码中,我们首先使用 `createHuffmanTree` 函数创建哈夫曼树,然后使用 `createHuffmanCode` 函数生成哈夫曼编码,最后使用 `decode` 函数进行哈夫曼译码。
给定权值5,29,7,8,14,23,3,11,建立哈夫曼树,输出哈夫曼编码。然后对上述给定的哈夫曼树及得到的哈夫曼编码,试输入一串二进制编码,输出它的哈夫曼译码。(要求C语言详细代码)
建立哈夫曼树的步骤如下:
1. 将所有权值作为叶子节点,构建森林。
2. 从森林中选出两个权值最小的节点作为新的节点,将这两个节点从森林中移除,并将新节点加入森林。
3. 重复步骤2,直到森林中只剩下一个节点,即为哈夫曼树的根节点。
在这个例子中,我们可以按照以下步骤构建哈夫曼树:
1. 将所有权值作为叶子节点构建森林:
2. 选出权值为3和5的节点,构建新节点8,将3和5从森林中移除并将新节点8加入森林:
3. 选出权值为7和8的节点,构建新节点15,将7和8从森林中移除并将新节点15加入森林:
4. 选出权值为11和14的节点,构建新节点25,将11和14从森林中移除并将新节点25加入森林:
5. 选出权值为15和23的节点,构建新节点38,将15和23从森林中移除并将新节点38加入森林:
6. 选出权值为25和29的节点,构建新节点54,将25和29从森林中移除并将新节点54加入森林:
7. 最终,森林中只剩下一个节点,即为哈夫曼树的根节点,权值为54:
输出哈夫曼编码的步骤如下:
1. 从根节点开始,遍历哈夫曼树。
2. 遇到左子节点则输出0,遇到右子节点则输出1。
在这个例子中,我们可以按照以下步骤输出哈夫曼编码:
1. 从根节点开始,遇到左子节点3,则输出0。
2. 继续遍历,遇到左子节点5,则输出0。
3. 继续遍历,遇到新节点8,则停止。
4. 从根节点开始,遇到左子节点7,则输出0。
5. 继续遍历,遇到新节点15,则停止。
6. 从根节点开始,遇到右子节点23,则输出1。
7. 继续遍历,遇到右子节点29,则输出1。
8. 继续遍历,遇到新节点54,则停止。
9. 最终得到的编码为: 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0
对二进制编码进行哈夫曼译码的步骤如下:
1. 从根节点开始,遍历哈夫曼树。
2. 遇到0则进入左子节点,遇到1则进入右子节点。
3. 如果到达叶子节点,则输出该节点的权值,并回到根节点继续遍历。
C语言代码实现如下:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAX_NODE 100
typedef struct huffman_tree_node {
int weight;
int parent;
int left_child;
int right_child;
} huffman_tree_node;
void huffman_tree_init(huffman_tree_node *tree, int *weights, int n)
{
int i;
for (i = 0; i < n; i++) {
tree[i].weight = weights[i];
tree[i].parent = -1;
tree[i].left_child = -1;
tree[i].right_child = -1;
}
}
void huffman_tree_build(huffman_tree_node *tree, int n)
{
int i, j, k;
int min1, min2;
for (i = n; i < 2 * n - 1; i++) {
min1 = min2 = -1;
for (j = 0; j < i; j++) {
if (tree[j].parent == -1) {
if (min1 == -1 || tree[j].weight < tree[min1].weight) {
min2 = min1;
min1 = j;
} else if (min2 == -1 || tree[j].weight < tree[min2].weight) {
min2 = j;
}
}
}
tree[i].weight = tree[min1].weight + tree[min2].weight;
tree[i].left_child = min1;
tree[i].right_child = min2;
tree[min1].parent = i;
tree[min2].parent = i;
}
}
void huffman_tree_encode(huffman_tree_node *tree, int n)
{
int i, j;
int code[MAX_NODE];
int parent, child;
for (i = 0; i < n; i++) {
j = 0;
child = i;
parent = tree[child].parent;
while (parent != -1) {
if (tree[parent].left_child == child) {
code[j++] = 0;
} else {
code[j++] = 1;
}
child = parent;
parent = tree[child].parent;
}
printf("Weight %d: ", tree[i].weight);
while (j--) {
printf("%d", code[j]);
}
printf("\n");
}
}
void huffman_tree_decode(huffman_tree_node *tree, int n, int code[], int m)
{
int i, j;
int p = 2 * n - 2;
for (i = 0; i < m; i++) {
if (code[i] == 0) {
p = tree[p].left_child;
} else {
p = tree[p].right_child;
}
if (tree[p].left_child == -1 && tree[p].right_child == -1) {
printf("%d ", tree[p].weight);
p = 2 * n - 2;
}
}
printf("\n");
}
int main()
{
int n = 8;
int weights[] = {5, 29, 7, 8, 14, 23, 3, 11};
huffman_tree_node tree[MAX_NODE];
huffman_tree_init(tree, weights, n);
huffman_tree_build(tree, n);
huffman_tree_encode(tree, n);
int code[] = {0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 0};
int m = sizeof(code) / sizeof(code[0]);
huffman_tree_decode(tree, n, code, m);
return 0;
}
```
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