哈夫曼树构建与编码算法详解

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"根据哈夫曼树求对应的哈夫曼编码的算法主要是通过遍历哈夫曼树,根据节点在树中的位置确定其编码。在给定的代码中,CreateHCode函数实现了这一过程,输入参数包括哈夫曼树的节点数组ht、哈夫曼编码数组hcd以及节点数量n。算法的核心是一个for循环,遍历每一个节点,通过判断节点在父节点的左右位置来添加'0'或'1'到编码中。最终将得到的哈夫曼编码存储在hcd数组中。 哈夫曼编码是一种最优的前缀编码方式,用于数据压缩。在数据结构中,哈夫曼树是一种带权重的二叉树,通常用于构建哈夫曼编码。它的特点是频率较高的字符其编码长度较短,反之则较长,这样可以有效减少编码后的数据量,提高压缩效率。 在第7章的树和二叉树部分,讲述了关于树的基本概念,包括递归定义和多种形式的表示方法,如树形表示法、文氏图表示法、凹入表示法和括号表示法。此外,还提到了二叉树的概念和性质、存储结构、遍历方法、基本运算及其实现,以及二叉树的构造。哈夫曼树是二叉树的一种特殊类型,用于构建哈夫曼编码,其特点是每个叶子节点都代表一个待编码的字符,而内部节点的权值是其子节点的权值之和。通过构建最小带权路径长度的二叉树,可以得到最优化的编码方案。 哈夫曼树的构造通常通过哈夫曼算法完成,这个过程包括重复将权值最小的两个树合并,直到所有树合并成一棵树为止。在给定的描述中,没有具体介绍哈夫曼树的构造过程,但可以理解为在构造哈夫曼树后,使用CreateHCode函数来获取编码。 思考题提出了对树的逻辑结构定义的理解,以及它适合表示何种类型的数据。树的逻辑结构定义是一个有层次关系的数据组织形式,可以用来表示具有父子关系的数据,如文件系统、组织结构、词汇树等。适合表示的数据类型包括但不限于:文件系统中目录和文件的关系、语法分析中的句法树、社交网络中的用户关系等。" 这个知识点深入讲解了哈夫曼编码的生成算法,以及树和二叉树的基本概念,强调了它们在数据结构和数据压缩中的应用。
2013-12-17 上传
//算法5.11 根据赫夫曼树求赫夫曼编码 #include using namespace std; typedef struct { int weight; int parent,lchild,rchild; }HTNode,*HuffmanTree; typedef char **HuffmanCode; void Select(HuffmanTree HT,int len,int &s1,int &s2) { int i,min1=0x3f3f3f3f,min2=0x3f3f3f3f;//先赋予最大值 for(i=1;i<=len;i++) { if(HT[i].weight<min1&&HT[i].parent==0) { min1=HT[i].weight; s1=i; } } int temp=HT[s1].weight;//将原值存放起来,然后先赋予最大值,防止s1被重复选择 HT[s1].weight=0x3f3f3f3f; for(i=1;i<=len;i++) { if(HT[i].weight<min2&&HT[i].parent==0) { min2=HT[i].weight; s2=i; } } HT[s1].weight=temp;//恢复原来的值 } //用算法5.10构造赫夫曼树 void CreatHuffmanTree(HuffmanTree &HT,int n) { //构造赫夫曼树HT int m,s1,s2,i; if(n<=1) return; m=2*n-1; HT=new HTNode[m+1]; //0号单元未用,所以需要动态分配m+1个单元,HT[m]表示根结点 for(i=1;i<=m;++i) //将1~m号单元中的双亲、左孩子,右孩子的下标都初始化为0 { HT[i].parent=0; HT[i].lchild=0; HT[i].rchild=0; } cout<<"请输入叶子结点的权值:\n"; for(i=1;i>HT[i].weight; /*――――――――――初始化工作结束,下面开始创建赫夫曼树――――――――――*/ for(i=n+1;i<=m;++i) { //通过n-1次的选择、删除、合并来创建赫夫曼树 Select(HT,i-1,s1,s2); //在HT[k](1≤k≤i-1)中选择两个其双亲域为0且权值最小的结点, // 并返回它们在HT中的序号s1和s2 HT[s1].parent=i; HT[s2].parent=i; //得到新结点i,从森林中删除s1,s2,将s1和s2的双亲域由0改为i HT[i].lchild=s1; HT[i].rchild=s2 ; //s1,s2分别作为i的左右孩子 HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight; //i 的权值为左右孩子权值之和 } //for } // CreatHuffmanTree void CreatHuffmanCode(HuffmanTree HT,HuffmanCode &HC,int n) { //从叶子到根逆向求每个字符的赫夫曼编码,存储在编码表HC中 int i,start,c,f; HC=new char*[n+1]; //分配n个字符编码的头指针矢量 char *cd=new char[n]; //分配临时存放编码的动态数组空间 cd[n-1]='\0'; //编码结束符 for(i=1;i<=n;++i) { //逐个字符求赫夫曼编码 start=n-1; //start开始时指向最后,即编码结束符位置 c=i; f=HT[i].parent; //f指向结点c的双亲结点 while(f!=0) { //从叶子结点开始向上回溯,直到根结点 --start; //回