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,以指向字符串的指针数组来存放,从叶子到根逆向求每个叶子结点的哈夫曼编码;对密文完成解码工作。用c语言实现

时间: 2023-06-29 16:03:51 浏览: 72
以下是使用C语言实现题目要求的代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_NODE_NUM 1000 // 哈夫曼树的结构体定义 typedef struct huffman_node { int weight; // 权值 int parent; // 父结点下标 int left_child; // 左子结点下标 int right_child; // 右子结点下标 } HuffmanNode; // 哈夫曼编码的结构体定义 typedef struct huffman_code { int bit[MAX_NODE_NUM]; // 存储每个叶子结点的哈夫曼编码 int start; // 编码在数组中的起始位置 } HuffmanCode; // 构造哈夫曼树 void buildHuffmanTree(HuffmanNode *huffman_tree, int n) { int i, j; int min1, min2; // 初始化哈夫曼树 for (i = 0; i < 2 * n - 1; i++) { huffman_tree[i].parent = -1; // 置空 huffman_tree[i].left_child = -1; huffman_tree[i].right_child = -1; } // 输入叶子结点的权值 for (i = 0; i < n; i++) { printf("请输入第%d个叶子结点的权值:", i + 1); scanf("%d", &huffman_tree[i].weight); } // 构造哈夫曼树 for (i = 0; i < n - 1; i++) { min1 = min2 = MAX_NODE_NUM; int node1, node2; // 在所有未加入哈夫曼树的结点中,找到权值最小的两个结点 for (j = 0; j < n + i; j++) { if (huffman_tree[j].parent == -1) { if (huffman_tree[j].weight < min1) { min2 = min1; node2 = node1; min1 = huffman_tree[j].weight; node1 = j; } else if (huffman_tree[j].weight < min2) { min2 = huffman_tree[j].weight; node2 = j; } } } // 将找到的两个结点合并为一棵子树,加入哈夫曼树中 huffman_tree[node1].parent = n + i; huffman_tree[node2].parent = n + i; huffman_tree[n + i].left_child = node1; huffman_tree[n + i].right_child = node2; huffman_tree[n + i].weight = min1 + min2; } } // 从叶子到根逆向求每个叶子结点的哈夫曼编码 void getHuffmanCode(HuffmanNode *huffman_tree, HuffmanCode *huffman_code, int n) { int i, j, parent, current; for (i = 0; i < n; i++) { huffman_code[i].start = n - 1; // 初始化起始位置 current = i; // 当前结点 parent = huffman_tree[current].parent; // 父结点 // 从叶子到根逆向求每个叶子结点的哈夫曼编码 while (parent != -1) { if (huffman_tree[parent].left_child == current) { huffman_code[i].bit[huffman_code[i].start] = 0; } else { huffman_code[i].bit[huffman_code[i].start] = 1; } huffman_code[i].start--; current = parent; parent = huffman_tree[current].parent; } huffman_code[i].start++; // 修正起始位置 } } // 对明文进行编码 void encode(char *plaintext, HuffmanCode *huffman_code, int n, char *ciphertext) { int i, j, len, index; len = strlen(plaintext); index = 0; // 将明文编码为密文 for (i = 0; i < len; i++) { for (j = 0; j < n; j++) { if (plaintext[i] == j + 'A') { memcpy(ciphertext + index, huffman_code[j].bit + huffman_code[j].start, (n - huffman_code[j].start) * sizeof(int)); index += n - huffman_code[j].start; } } } ciphertext[index] = '\0'; // 加上字符串结束符 } // 对密文进行解码 void decode(char *ciphertext, HuffmanNode *huffman_tree, int n, char *plaintext) { int i, index, current; index = 0; current = 2 * n - 2; // 从哈夫曼树的根结点开始 while (ciphertext[index] != '\0') { if (ciphertext[index] == '0') { current = huffman_tree[current].left_child; } else { current = huffman_tree[current].right_child; } if (huffman_tree[current].left_child == -1 && huffman_tree[current].right_child == -1) { // 叶子结点 plaintext[strlen(plaintext)] = current - n + 'A'; // 将叶子结点的值转化为字符 current = 2 * n - 2; // 回到哈夫曼树的根结点 } index++; } plaintext[strlen(plaintext)] = '\0'; // 加上字符串结束符 } int main() { int n, i; char plaintext[MAX_NODE_NUM], ciphertext[MAX_NODE_NUM], decoded_plaintext[MAX_NODE_NUM]; HuffmanNode huffman_tree[MAX_NODE_NUM]; HuffmanCode huffman_code[MAX_NODE_NUM]; printf("请输入叶子结点的个数:"); scanf("%d", &n); buildHuffmanTree(huffman_tree, n); getHuffmanCode(huffman_tree, huffman_code, n); printf("请输入要加密的明文:"); scanf("%s", plaintext); encode(plaintext, huffman_code, n, ciphertext); printf("密文为:%s\n", ciphertext); decode(ciphertext, huffman_tree, n, decoded_plaintext); printf("解密后的明文为:%s\n", decoded_plaintext); return 0; } ``` 注意:在构造哈夫曼树时,我们使用了两个数组来表示哈夫曼树的结构,一个是 `HuffmanNode` 数组,用于存储哈夫曼树的每个结点的权值、父节点下标、左子结点下标和右子结点下标;另一个是 `HuffmanCode` 数组,用于存储每个叶子结点的哈夫曼编码。 在具体实现中,我们使用了一个 `buildHuffmanTree` 函数来构造哈夫曼树;一个 `getHuffmanCode` 函数从叶子到根逆向求每个叶子结点的哈夫曼编码;一个 `encode` 函数将明文编码为密文;一个 `decode` 函数将密文解码为明文。 在输入叶子结点的权值时,我们假设这些权值是从 `A` 到 `A+n-1` 的,即第 `i` 个叶子结点的权值为 `i`。 最后,我们在 `main` 函数中完成对上述函数的调用,并输出加密后的密文和解密后的明文。

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