本次实验首先对赫夫曼树的存储结构进行练习。接着实现赫夫曼树的构造算法,具体内容包括: 1.定叉赫夫曼树以及赫夫受编码的存储结构。 2给定口个叶子结点及其权值,构造出一张赫夫支树。的代码
时间: 2024-12-16 07:22:18 浏览: 7
赫夫曼树(Huffman Tree),也叫最优二叉树,是一种自底向上的贪心算法,用于数据压缩。在练习中,我们通常会关注其两个关键部分:
1. 存储结构:赫夫曼树是二叉树,每个节点包含两个属性:一个字符(如果它是叶节点)或两个较小的子树(如果它是内部节点)。我们可以使用链式存储结构,比如二叉链表,其中每个节点维护一个指向左孩子的指针、一个指向右孩子的指针,以及一个额外的数据字段(如权重或频率)。
2. 构造算法:给定一组字符和对应的权重(或频率),我们按照以下步骤构造赫夫曼树:
a) 创建一个优先队列,并将所有的叶子节点(字符和它们的权重)放入队列。
b) 取出队列中的最小权重的两个节点,合并成一个新的节点(新节点的权重是两者的和,作为新节点的父节点)。
c) 将新节点插入队列,并重复步骤b,直到只剩下一个节点,这就是最终的赫夫曼树的根节点。
d) 根据生成的树,从根到每个叶子节点的路径可以构成霍夫曼编码,其中较短的路径对应于更优的编码。
下面是这个过程的一个简化版本的伪代码示例:
```python
def build_huffman_tree(freqs):
# Step 1: Create a priority queue with (weight, node) pairs
pq = [(freq, Node(ch)) for ch, freq in freqs.items()]
while len(pq) > 1:
# Step 2: Get the two smallest nodes
left = heapq.heappop(pq)
right = heapq.heappop(pq)
# Step 3: Merge them into a new node
merged_freq = left[0] + right[0]
new_node = Node(None, left[1], right[1])
new_node.freq = merged_freq
# Step 4: Insert the merged node back into the priority queue
heapq.heappush(pq, (merged_freq, new_node))
return pq[0][1] # Return the root of the Huffman tree
# Example usage
freqs = {'A': 5, 'B': 9, 'C': 16} # Leaf nodes and their frequencies
huff_tree = build_huffman_tree(freqs)
```
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