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语言实现

时间: 2023-06-29 16:15:39 浏览: 97
以下是 C 语言实现哈夫曼树和哈夫曼编码的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_LEN 100 typedef struct _HuffmanTreeNode { int weight; char ch; struct _HuffmanTreeNode *left; struct _HuffmanTreeNode *right; } HuffmanTreeNode; typedef struct _HuffmanTree { HuffmanTreeNode *root; } HuffmanTree; typedef struct _HuffmanCode { char ch; char code[MAX_LEN]; } HuffmanCode; void huffman_tree_create(int *weights, int n, HuffmanTree *tree); void huffman_tree_traverse(HuffmanTreeNode *root, char *code, int depth, HuffmanCode *codes); void huffman_code_encode(char *msg, HuffmanCode *codes, char *encoded_msg); void huffman_code_decode(char *encoded_msg, HuffmanTreeNode *root, char *decoded_msg); int main() { int n, i; int *weights; char *msg; char *encoded_msg, *decoded_msg; HuffmanTree tree; HuffmanCode codes[26]; printf("Enter the number of leaf nodes: "); scanf("%d", &n); weights = (int *) malloc(sizeof(int) * n); msg = (char *) malloc(sizeof(char) * (n + 1)); encoded_msg = (char *) malloc(sizeof(char) * MAX_LEN * (n + 1)); decoded_msg = (char *) malloc(sizeof(char) * (n + 1)); printf("Enter the weights of leaf nodes: "); for (i = 0; i < n; i++) { scanf("%d", &weights[i]); } printf("Enter the message to be encoded: "); scanf("%s", msg); huffman_tree_create(weights, n, &tree); huffman_tree_traverse(tree.root, "", 0, codes); printf("Huffman codes:\n"); for (i = 0; i < 26; i++) { if (codes[i].ch != '\0') { printf("%c: %s\n", codes[i].ch, codes[i].code); } } huffman_code_encode(msg, codes, encoded_msg); printf("Encoded message: %s\n", encoded_msg); huffman_code_decode(encoded_msg, tree.root, decoded_msg); printf("Decoded message: %s\n", decoded_msg); free(weights); free(msg); free(encoded_msg); free(decoded_msg); return 0; } void huffman_tree_create(int *weights, int n, HuffmanTree *tree) { int i, j, k; HuffmanTreeNode *nodes, *p1, *p2, *parent; nodes = (HuffmanTreeNode *) malloc(sizeof(HuffmanTreeNode) * n); for (i = 0; i < n; i++) { nodes[i].weight = weights[i]; nodes[i].left = NULL; nodes[i].right = NULL; } for (i = 0; i < n - 1; i++) { p1 = p2 = NULL; for (j = 0; j < n; j++) { if (nodes[j].weight != -1 && (p1 == NULL || nodes[j].weight < p1->weight)) { p1 = &nodes[j]; } } for (k = 0; k < n; k++) { if (nodes[k].weight != -1 && &nodes[k] != p1 && (p2 == NULL || nodes[k].weight < p2->weight)) { p2 = &nodes[k]; } } parent = (HuffmanTreeNode *) malloc(sizeof(HuffmanTreeNode)); parent->weight = p1->weight + p2->weight; parent->left = p1; parent->right = p2; p1->weight = -1; p2->weight = -1; nodes[i] = *parent; } tree->root = &nodes[n - 2]; free(nodes); } void huffman_tree_traverse(HuffmanTreeNode *root, char *code, int depth, HuffmanCode *codes) { if (root == NULL) { return; } if (root->left == NULL && root->right == NULL) { int i; for (i = 0; i < 26; i++) { if (codes[i].ch == '\0') { codes[i].ch = root->ch; strncpy(codes[i].code, code, MAX_LEN); codes[i].code[depth] = '\0'; break; } } } else { code[depth] = '0'; huffman_tree_traverse(root->left, code, depth + 1, codes); code[depth] = '1'; huffman_tree_traverse(root->right, code, depth + 1, codes); } } void huffman_code_encode(char *msg, HuffmanCode *codes, char *encoded_msg) { int i, j, len; char code[MAX_LEN]; len = strlen(msg); encoded_msg[0] = '\0'; for (i = 0; i < len; i++) { for (j = 0; j < 26; j++) { if (codes[j].ch == msg[i]) { strcat(encoded_msg, codes[j].code); break; } } } } void huffman_code_decode(char *encoded_msg, HuffmanTreeNode *root, char *decoded_msg) { int i, len; HuffmanTreeNode *p; len = strlen(encoded_msg); decoded_msg[0] = '\0'; p = root; for (i = 0; i < len; i++) { if (encoded_msg[i] == '0') { p = p->left; } else { p = p->right; } if (p->left == NULL && p->right == NULL) { strncat(decoded_msg, &(p->ch), 1); p = root; } } } ``` 以上代码通过 `huffman_tree_create` 函数构造哈夫曼树,通过 `huffman_tree_traverse` 函数遍历哈夫曼树并生成哈夫曼编码,通过 `huffman_code_encode` 函数将消息编码为密文,通过 `huffman_code_decode` 函数将密文解码为原消息。
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