1.哈夫曼编码是广泛地用于数据文件压缩的十分有效的编码方法。给出文件中各个字符出现的频率,求各个字符的哈夫曼编码方案。Java实现
时间: 2024-02-20 11:57:54 浏览: 22
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好的,这是一个经典的哈夫曼编码问题,可以使用贪心算法来解决。下面是 Java 实现的代码:
```java
import java.util.*;
public class HuffmanCoding {
// 定义哈夫曼树的节点
static class Node implements Comparable<Node> {
char c; // 字符
int freq; // 字符出现的频率
Node left, right; // 左右子节点
public Node(char c, int freq) {
this.c = c;
this.freq = freq;
left = right = null;
}
@Override
public int compareTo(Node o) {
return this.freq - o.freq;
}
}
// 构建哈夫曼树
public static Node buildHuffmanTree(char[] chars, int[] freq) {
PriorityQueue<Node> pq = new PriorityQueue<>();
// 将所有节点加入优先队列
for (int i = 0; i < chars.length; i++) {
pq.offer(new Node(chars[i], freq[i]));
}
// 构建哈夫曼树
while (pq.size() > 1) {
Node left = pq.poll();
Node right = pq.poll();
Node parent = new Node('\0', left.freq + right.freq);
parent.left = left;
parent.right = right;
pq.offer(parent);
}
return pq.poll();
}
// 生成哈夫曼编码
public static Map<Character, String> generateHuffmanCode(Node root) {
Map<Character, String> map = new HashMap<>();
generateHuffmanCodeHelper(root, "", map);
return map;
}
// 递归生成哈夫曼编码
private static void generateHuffmanCodeHelper(Node root, String code, Map<Character, String> map) {
if (root == null) {
return;
}
if (root.left == null && root.right == null) {
map.put(root.c, code);
}
generateHuffmanCodeHelper(root.left, code + "0", map);
generateHuffmanCodeHelper(root.right, code + "1", map);
}
// 测试
public static void main(String[] args) {
char[] chars = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'};
int[] freq = {5, 9, 12, 13, 16, 45};
Node root = buildHuffmanTree(chars, freq);
Map<Character, String> map = generateHuffmanCode(root);
for (char c : map.keySet()) {
System.out.println(c + ": " + map.get(c));
}
}
}
```
上面的代码中,我们首先定义了一个 `Node` 类来表示哈夫曼树的节点,其中包含字符、频率、左右子节点等信息。然后,我们使用优先队列来构建哈夫曼树,每次从队列中取出两个频率最小的节点,合并成一个新节点,并将新节点加入队列中。最终,队列中剩下的唯一节点就是哈夫曼树的根节点。
接下来,我们使用递归的方式生成哈夫曼编码。对于哈夫曼树的每个叶子节点,我们将它的字符和编码存储在一个 `Map` 中。具体实现可以参考上面的代码。最后,我们可以通过遍历 `Map` 来输出每个字符的哈夫曼编码。
希望这个代码能够帮助到你,如果你有任何疑问,请随时提出。
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