用C语言编译构造哈夫曼树

时间: 2024-01-07 20:52:58 浏览: 38
首先,我们需要定义哈夫曼树的数据结构。哈夫曼树是一种特殊的二叉树,每个节点都有一个权值,所有叶子节点的权值都不相同,且叶子节点的权值和等于根节点的权值。 ```c typedef struct TreeNode { int weight; // 权值 int parent; // 父节点下标 int left; // 左子节点下标 int right; // 右子节点下标 } TreeNode; ``` 接下来,我们需要定义一些基本的操作函数。首先是建立哈夫曼树的函数,传入一个权值数组和数组长度,返回一个哈夫曼树的根节点下标。 ```c int buildHuffmanTree(int *weight, int n) { // 创建节点数组 TreeNode *nodes = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode) * (2 * n - 1)); for (int i = 0; i < 2 * n - 1; i++) { nodes[i].weight = 0; nodes[i].parent = -1; nodes[i].left = -1; nodes[i].right = -1; } // 初始化叶子节点 for (int i = 0; i < n; i++) { nodes[i].weight = weight[i]; } // 构造哈夫曼树 int m = 2 * n - 1; for (int i = n; i < m; i++) { int x1, x2; select(nodes, i - 1, &x1, &x2); nodes[x1].parent = i; nodes[x2].parent = i; nodes[i].left = x1; nodes[i].right = x2; nodes[i].weight = nodes[x1].weight + nodes[x2].weight; } // 返回根节点下标 return m - 1; } ``` 在构造哈夫曼树的过程中,我们需要实现一个选择函数,用于从节点数组中选择两个权值最小的节点。这个函数的实现比较简单,可以使用一个循环遍历整个节点数组,找到权值最小的两个节点。 ```c void select(TreeNode *nodes, int n, int *x1, int *x2) { int i, j; i = j = -1; for (int k = 0; k <= n; k++) { if (nodes[k].parent != -1) { continue; } if (i == -1 || nodes[k].weight < nodes[i].weight) { j = i; i = k; } else if (j == -1 || nodes[k].weight < nodes[j].weight) { j = k; } } *x1 = i; *x2 = j; } ``` 最后,我们可以编写一个测试函数来验证我们的代码是否正确。 ```c void test() { int weight[] = {5, 2, 4, 7, 1, 3, 6}; int n = sizeof(weight) / sizeof(int); int root = buildHuffmanTree(weight, n); printf("根节点权值为:%d\n", nodes[root].weight); } ``` 完整代码如下: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> typedef struct TreeNode { int weight; // 权值 int parent; // 父节点下标 int left; // 左子节点下标 int right; // 右子节点下标 } TreeNode; void select(TreeNode *nodes, int n, int *x1, int *x2) { int i, j; i = j = -1; for (int k = 0; k <= n; k++) { if (nodes[k].parent != -1) { continue; } if (i == -1 || nodes[k].weight < nodes[i].weight) { j = i; i = k; } else if (j == -1 || nodes[k].weight < nodes[j].weight) { j = k; } } *x1 = i; *x2 = j; } int buildHuffmanTree(int *weight, int n) { // 创建节点数组 TreeNode *nodes = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode) * (2 * n - 1)); for (int i = 0; i < 2 * n - 1; i++) { nodes[i].weight = 0; nodes[i].parent = -1; nodes[i].left = -1; nodes[i].right = -1; } // 初始化叶子节点 for (int i = 0; i < n; i++) { nodes[i].weight = weight[i]; } // 构造哈夫曼树 int m = 2 * n - 1; for (int i = n; i < m; i++) { int x1, x2; select(nodes, i - 1, &x1, &x2); nodes[x1].parent = i; nodes[x2].parent = i; nodes[i].left = x1; nodes[i].right = x2; nodes[i].weight = nodes[x1].weight + nodes[x2].weight; } // 返回根节点下标 return m - 1; } int main() { int weight[] = {5, 2, 4, 7, 1, 3, 6}; int n = sizeof(weight) / sizeof(int); int root = buildHuffmanTree(weight, n); printf("根节点权值为:%d\n", nodes[root].weight); return 0; } ```

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