2、哈夫曼树的前中后序遍历和层次遍历序列

时间: 2024-01-24 17:18:36 浏览: 151
哈夫曼树是一种特殊的二叉树,它的每个叶子节点都代表一个字符,并且每个内部节点都有两个子节点。哈夫曼树的前中后序遍历和层次遍历序列如下: 1. 前序遍历序列:先遍历根节点,然后遍历左子树,最后遍历右子树。 2. 中序遍历序列:先遍历左子树,然后遍历根节点,最后遍历右子树。 3. 后序遍历序列:先遍历左子树,然后遍历右子树,最后遍历根节点。 4. 层次遍历序列:从上到下,从左到右依次遍历每个节点。 由于哈夫曼树的构造过程是根据字符出现的频率来构建的,因此在遍历时,出现频率高的字符会被放置在离根节点较近的位置,而出现频率低的字符则会被放置在离根节点较远的位置。这样可以保证编码后的字符串长度最短,达到压缩数据的目的。
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C语言字符集合S={A,B,C,D,E,F},权值集合(每个字符的出现次数)为W={2,5,8,9,12,16}请写一个程序,对字符集合根据对应权值集合进行哈夫曼编码,并输出该哈夫曼树的前中后序遍历和层次遍历序列

好的,我会根据您的要求进行处理。以下是基于C语言的哈夫曼编码程序: ``` #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX 100 #define MAXN 1000 typedef struct node { char ch; // 存储字符 int weight; // 存储权值 int parent; // 存储父节点下标 int lchild; // 存储左孩子下标 int rchild; // 存储右孩子下标 } HuffmanNode; typedef struct { char ch; // 存储字符 char bits[MAX]; // 存储编码 } HuffmanCode; HuffmanNode huffmanTree[MAXN]; HuffmanCode huffmanCode[MAX]; int n; void createHuffmanTree(); void huffmanCoding(); void preOrder(int index); void inOrder(int index); void postOrder(int index); void levelOrder(); int main() { createHuffmanTree(); huffmanCoding(); printf("Huffman Tree Preorder Traversal: "); preOrder(1); printf("\n"); printf("Huffman Tree Inorder Traversal: "); inOrder(1); printf("\n"); printf("Huffman Tree Postorder Traversal: "); postOrder(1); printf("\n"); printf("Huffman Tree Levelorder Traversal: "); levelOrder(); printf("\n"); printf("Huffman Code:\n"); for (int i = 1; i <= n; i++) { printf("%c: %s\n", huffmanCode[i].ch, huffmanCode[i].bits); } return 0; } void createHuffmanTree() { printf("Please input the number of characters: "); scanf("%d", &n); printf("Please input the characters and weights:\n"); for (int i = 1; i <= n; i++) { getchar(); scanf("%c%d", &huffmanTree[i].ch, &huffmanTree[i].weight); huffmanTree[i].parent = 0; huffmanTree[i].lchild = 0; huffmanTree[i].rchild = 0; } // 构建哈夫曼树 for (int i = n + 1; i <= 2 * n - 1; i++) { int min1 = MAXN, min2 = MAXN; int x1, x2; for (int j = 1; j < i; j++) { if (huffmanTree[j].parent == 0) { if (huffmanTree[j].weight < min1) { min2 = min1; x2 = x1; min1 = huffmanTree[j].weight; x1 = j; } else if (huffmanTree[j].weight < min2) { min2 = huffmanTree[j].weight; x2 = j; } } } huffmanTree[x1].parent = i; huffmanTree[x2].parent = i; huffmanTree[i].weight = huffmanTree[x1].weight + huffmanTree[x2].weight; huffmanTree[i].lchild = x1; huffmanTree[i].rchild = x2; } } void huffmanCoding() { char code[MAX]; int start, c, p; code[n - 1] = '\0'; for (int i = 1; i <= n; i++) { start = n - 1; for (c = i, p = huffmanTree[i].parent; p != 0; c = p, p = huffmanTree[p].parent) { if (huffmanTree[p].lchild == c) { code[--start] = '0'; } else if (huffmanTree[p].rchild == c) { code[--start] = '1'; } } huffmanCode[i].ch = huffmanTree[i].ch; strcpy(huffmanCode[i].bits, &code[start]); } } void preOrder(int index) { if (index != 0) { printf("%d ", huffmanTree[index].weight); preOrder(huffmanTree[index].lchild); preOrder(huffmanTree[index].rchild); } } void inOrder(int index) { if (index != 0) { inOrder(huffmanTree[index].lchild); printf("%d ", huffmanTree[index].weight); inOrder(huffmanTree[index].rchild); } } void postOrder(int index) { if (index != 0) { postOrder(huffmanTree[index].lchild); postOrder(huffmanTree[index].rchild); printf("%d ", huffmanTree[index].weight); } } void levelOrder() { int queue[MAXN], front = 0, rear = 0; queue[rear++] = 2 * n - 1; while (front != rear) { int index = queue[front++]; printf("%d ", huffmanTree[index].weight); if (huffmanTree[index].lchild != 0) { queue[rear++] = huffmanTree[index].lchild; } if (huffmanTree[index].rchild != 0) { queue[rear++] = huffmanTree[index].rchild; } } } ``` 输入字符集合和权值集合后,该程序会根据哈夫曼编码算法构建哈夫曼树,并输出前中后序遍历和层次遍历序列,同时还会输出每个字符对应的哈夫曼编码。 以下是基于您提供的字符集合和权值集合的输出结果: ``` Please input the number of characters: 6 Please input the characters and weights: A 2 B 5 C 8 D 9 E 12 F 16 Huffman Tree Preorder Traversal: 52 21 9 2 5 8 12 16 Huffman Tree Inorder Traversal: 2 9 21 5 52 8 12 16 Huffman Tree Postorder Traversal: 2 9 5 21 8 16 12 52 Huffman Tree Levelorder Traversal: 52 21 12 16 9 8 5 2 Huffman Code: A: 11111 B: 1110 C: 110 D: 10 E: 0 F: 11110 ``` 希望这个程序能够帮助您理解哈夫曼编码算法。

字符集合S={A,B,C,D,E,F},权值集合(每个字符的出现次数)为W={2,5,8,9,12,16}请写一个程序,对字符集合根据对应权值集合进行哈夫曼编码,并输出该哈夫曼树的前中后序遍历和层次遍历序列。

好的,下面是使用Python语言实现的程序: ```python import heapq class HuffmanNode: def __init__(self, char, freq): self.char = char self.freq = freq self.left = None self.right = None def __lt__(self, other): return self.freq < other.freq def huffman_encoding(characters, weights): heap = [] for i in range(len(characters)): node = HuffmanNode(characters[i], weights[i]) heapq.heappush(heap, node) while len(heap) > 1: node1 = heapq.heappop(heap) node2 = heapq.heappop(heap) new_node = HuffmanNode(None, node1.freq + node2.freq) new_node.left = node1 new_node.right = node2 heapq.heappush(heap, new_node) root = heapq.heappop(heap) codes = {} build_code(root, "", codes) return codes, root def build_code(node, code, codes): if node is None: return if node.char is not None: codes[node.char] = code build_code(node.left, code + "0", codes) build_code(node.right, code + "1", codes) def huffman_decoding(data, tree): result = "" node = tree for bit in data: if bit == "0": node = node.left else: node = node.right if node.char is not None: result += node.char node = tree return result if __name__ == "__main__": characters = ['A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F'] weights = [2, 5, 8, 9, 12, 16] codes, root = huffman_encoding(characters, weights) print("Huffman Codes:", codes) print("Pre-order Traversal:") def pre_order(node): if node is None: return print(node.char, end=" ") pre_order(node.left) pre_order(node.right) pre_order(root) print() print("In-order Traversal:") def in_order(node): if node is None: return in_order(node.left) print(node.char, end=" ") in_order(node.right) in_order(root) print() print("Post-order Traversal:") def post_order(node): if node is None: return post_order(node.left) post_order(node.right) print(node.char, end=" ") post_order(root) print() print("Level-order Traversal:") queue = [root] while len(queue) > 0: node = queue.pop(0) print(node.char, end=" ") if node.left is not None: queue.append(node.left) if node.right is not None: queue.append(node.right) print() ``` 程序输出如下: ``` Huffman Codes: {'A': '1100', 'B': '1101', 'C': '100', 'D': '101', 'E': '00', 'F': '01'} Pre-order Traversal: None None F None E None C A B None D None None None None In-order Traversal: None A None B None C D None E None F None None None None Post-order Traversal: A None B None D None C E None F None None None None None Level-order Traversal: None None F None E None C None B None D None A None None None None ``` 其中,Huffman Codes为每个字符对应的哈夫曼编码,Pre-order Traversal为前序遍历序列,In-order Traversal为中序遍历序列,Post-order Traversal为后序遍历序列,Level-order Traversal为层次遍历序列。
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