c语言请编程实现哈夫曼树的构造,以及对该赫夫曼树的编码。

时间: 2024-05-07 11:19:12 浏览: 16
下面是哈夫曼树的构造和编码的C语言实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_CHAR_NUM 256 // 字符集大小 #define MAX_CODE_LEN 100 // 编码串最大长度 // 哈夫曼树节点结构体 typedef struct huffman_node { int weight; // 权重 int parent; // 父节点下标 int lchild; // 左子节点下标 int rchild; // 右子节点下标 } huffman_node; // 哈夫曼编码结构体 typedef struct huffman_code { char ch; // 字符 char code[MAX_CODE_LEN + 1]; // 编码串 } huffman_code; // 选择两个权值最小的节点 void select_min(huffman_node *nodes, int n, int *p1, int *p2) { int i, min1, min2; min1 = min2 = -1; for (i = 0; i < n; i++) { if (nodes[i].parent == -1) { // 未被选择 if (min1 == -1 || nodes[i].weight < nodes[min1].weight) { min2 = min1; // 更新次小值 min1 = i; // 更新最小值 } else if (min2 == -1 || nodes[i].weight < nodes[min2].weight) { min2 = i; // 更新次小值 } } } *p1 = min1; *p2 = min2; } // 构造哈夫曼树 void create_huffman_tree(huffman_node *nodes, int n) { int i, p1, p2; for (i = 0; i < 2 * n - 1; i++) { nodes[i].parent = nodes[i].lchild = nodes[i].rchild = -1; } for (i = n; i < 2 * n - 1; i++) { select_min(nodes, i, &p1, &p2); nodes[p1].parent = nodes[p2].parent = i; nodes[i].lchild = p1; nodes[i].rchild = p2; nodes[i].weight = nodes[p1].weight + nodes[p2].weight; } } // 递归求哈夫曼编码 void get_huffman_code(huffman_node *nodes, int i, huffman_code *codes, int depth, char *code) { if (nodes[i].lchild == -1 && nodes[i].rchild == -1) { // 叶子节点 code[depth] = '\0'; strcpy(codes[i - MAX_CHAR_NUM].code, code); return; } code[depth] = '0'; // 左子树编码为0 get_huffman_code(nodes, nodes[i].lchild, codes, depth + 1, code); code[depth] = '1'; // 右子树编码为1 get_huffman_code(nodes, nodes[i].rchild, codes, depth + 1, code); } // 哈夫曼编码 void huffman_encoding(huffman_code *codes, char *str) { int i, j; huffman_node nodes[2 * MAX_CHAR_NUM - 1]; int n = strlen(str); for (i = 0; i < MAX_CHAR_NUM; i++) { nodes[i].weight = 0; nodes[i].parent = nodes[i].lchild = nodes[i].rchild = -1; } for (i = 0; i < n; i++) { nodes[str[i]].weight++; } create_huffman_tree(nodes, MAX_CHAR_NUM); char code[MAX_CODE_LEN + 1]; get_huffman_code(nodes, 2 * MAX_CHAR_NUM - 2, codes, 0, code); } // 测试 int main() { char str[] = "Hello, world!"; huffman_code codes[MAX_CHAR_NUM]; int i; for (i = 0; i < MAX_CHAR_NUM; i++) { codes[i].ch = i; codes[i].code[0] = '\0'; } huffman_encoding(codes, str); for (i = 0; i < MAX_CHAR_NUM; i++) { if (codes[i].code[0] != '\0') { printf("%c: %s\n", codes[i].ch, codes[i].code); } } return 0; } ``` 代码中使用了两个结构体 `huffman_node` 和 `huffman_code`,其中 `huffman_node` 表示哈夫曼树节点,包含权重、父节点下标、左子节点下标和右子节点下标四个成员变量;`huffman_code` 表示哈夫曼编码,包含字符和编码串两个成员变量。`MAX_CHAR_NUM` 宏定义为字符集大小,`MAX_CODE_LEN` 宏定义为编码串最大长度。 程序首先定义了两个函数 `select_min` 和 `create_huffman_tree`,分别用于选择两个权值最小的节点和构造哈夫曼树。然后定义了递归函数 `get_huffman_code`,用于递归求哈夫曼编码。最后定义了函数 `huffman_encoding`,用于对字符串进行哈夫曼编码。 在 `main` 函数中,我们测试了对字符串 "Hello, world!" 进行哈夫曼编码的结果。代码输出了所有字符的哈夫曼编码。

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