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Node* createHuffmanTree(int n, std::pair<char, int> weights[]) { // …(实现根据权值构建最小二叉树的过程) }具体代码

时间: 2025-02-23 08:34:20 浏览: 21
创建霍夫曼树(Huffman Tree)通常用于数据压缩中的编码,它是一个带权重的字符组成的二叉树,其中每个节点代表一个字符,其左子树对应更小的频率,右子树对应更大的频率。要实现这个 `createHuffmanTree` 函数,你可以按照以下步骤进行: 1. 首先,你需要创建一个结构体或类来表示节点,包含字符、频率以及左右子节点指针。 ```cpp struct HuffmanNode { char ch; int freq; HuffmanNode *left = nullptr; HuffmanNode *right = nullptr; }; ``` 2. 接下来,定义一个比较函数,用于根据频率对节点进行排序: ```cpp bool compareNodes(const HuffmanNode& a, const HuffmanNode& b) { return a.freq < b.freq; } ``` 3. 创建一个辅助函数,用于从剩余节点数组中选择两个频率最低的节点并合并为一个新的节点(新节点的频率是它们的和): ```cpp HuffmanNode* mergeNodes(HuffmanNode* left, HuffmanNode* right) { HuffmanNode* newNode = new HuffmanNode(); newNode->freq = left->freq + right->freq; newNode->left = left; newNode->right = right; return newNode; } ``` 4. 定义 `createHuffmanTree` 函数,开始时创建一个节点数组,然后递归地执行上述步骤直到只剩下一个节点为止: ```cpp HuffmanNode* createHuffmanTree(int n, std::pair<char, int> weights[]) { std::vector<HuffmanNode*> nodes(n); for (int i = 0; i < n; ++i) { nodes[i] = new HuffmanNode(); nodes[i]->ch = weights[i].first; nodes[i]->freq = weights[i].second; } // 对节点按频率进行排序 std::sort(nodes.begin(), nodes.end(), compareNodes); while (nodes.size() > 1) { auto left = nodes.back(); nodes.pop_back(); auto right = nodes.back(); nodes.pop_back(); nodes.push_back(mergeNodes(left, right)); } return nodes[0]; // 返回根节点 } ``` 这个函数将返回霍夫曼树的根节点,可以根据需要继续处理该节点生成编码表。
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#include <stdio.h> #include <string.h> #include <malloc.h> #define N 20 #define M 2*N-1 typedef struct { int weight; int parent; int LChild; int RChild; } HTNode; typedef char *HuffmanCode; // 哈夫曼编码 void Select(HTNode *ht, int n, int *s1, int *s2) { int i, j; int min1, min2; min1 = min2 = 0; for (i = 1; i <= n; i++) { if (ht[i].parent == 0) { if (ht[i].weight < ht[min1].weight) { min2 = min1; min1 = i; } else if (ht[i].weight < ht[min2].weight) { min2 = i; } } } *s1 = min1; *s2 = min2; } void CreateHuffmanTree(HTNode *ht, int w[], int n) { int i, m; int s1, s2; m = 2 * n - 1; for (i = 1; i <= n; i++) { ht[i] = (HTNode) {w[i], 0, 0, 0}; } for (i = n + 1; i <= m; i++) { ht[i] = (HTNode) {0, 0, 0, 0}; } for (i = n + 1; i <= m; i++) { Select(ht, i - 1, &s1, &s2); ht[i].weight = ht[s1].weight + ht[s2].weight; ht[s1].parent = i; ht[s2].parent = i; ht[i].LChild = s1; ht[i].RChild = s2; } } void CreateHuffmanCode(HTNode *ht, HuffmanCode *hc, int n) { int i, m; int start, c, p; char *cd; m = 2 * n - 1; cd = (char *) malloc(sizeof(char) * n); cd[n - 1] = '\0'; for (i = 1; i <= n; i++) { start = n - 1; for (c = i, p = ht[i].parent; p != 0; c = p, p = ht[p].parent) { if (ht[p].LChild == c) { cd[--start] = '0'; } else { cd[--start] = '1'; } } hc[i] = (char *) malloc(sizeof(char) * (n - start)); strcpy(hc[i], &cd[start]); } free(cd); } int main() { int w[N] = {0, 5, 29, 7, 8, 14, 23, 3, 11}; HTNode ht[M]; HuffmanCode hc[N]; int n = 8; int i; CreateHuffmanTree(ht, w, n); CreateHuffmanCode(ht, hc, n); for (i = 1; i <= n; i++) { printf("%d : %s\n", w[i], hc[i]); } return 0; } 该代码无法正常输出结果 问题出在哪里

任务描述 本关任务:根据输入字符集合及各字符权值进行哈夫曼编码,编写一个程序实现。 相关知识 为了完成本关任务,你需要掌握: 假设每种字符在电文中出现的次数为wi,其编码长度为li,电文中有n种字符,则电文总长度应为w1l1+w2l2+…+ wnln= 。对应到二叉树上,n可以看作是二叉树中叶子结点的个数,wi可以看作是叶子结点的权值,li恰为从根结点到叶子结点Ki的路径长度,显然,设计电文总长度最短的二进制前缀编码即是构造以字符出现频率作为权值的具有n个叶子结点的哈夫曼树,由此所得到的二进制前缀编码称为哈夫曼编码(Huffman Code) 由于哈夫曼树中没有度为1的结点(这种树又称为严格的二叉树),则一棵有n个叶子结点哈夫曼树共有2n-1个结点,可以存储在一个大小为2n-1的一维数组中,构成静态链表来存放哈夫曼树中的结点。如图所示的静态链表。其中data为数据域,lchild为左孩子指针域,rchild为右孩子指针域,parent为双亲指针域,‘0’表示空指针。 哈夫曼树的构造算法: (1)初始化哈夫曼树的2n-1个结点的一维数组,即将各结点中的各个域均置0; (2)读入n个权值存放到一维数组的前n个单元中,它们即为初始森林中的n个只含根结点的权值; (3)对森林中的二叉树进行合并,产生n-1个新结点,依次存放到一维数组的第n+1个开始的单元中,在这个过程中要注意对每个结点双亲域、左右孩子域以及权值的修改。 编程要求 根据提示,在右侧编辑器补充代码,计算并输出已输入字符的哈夫曼编码字符串。 测试说明 平台会对你编写的代码进行测试: 测试输入:第一个数据为输入字符的个数,以后各行前面为待编码字符,后面的为该字符的权值 6 A 12 B 6 C 20 D 16 E 2 F 8 预期输出: number---element---weight---huffman code 1 A 12 00 2 B 6 1110 3 C 20 10 4 D 16 01 5 E 2 1111 6 F 8 110 #include"stdio.h" #include"stdlib.h" #include"string.h" typedef char ElemType; typedef struct { ElemType elem; unsigned int m_weight; unsigned int parent,lchild,rchild; }HTNode,*HuffmanTree; //定义树结点及指向树结点的指针类型 typedef char** HuffmanCode; typedef int Status; typedef struct weight { char elem; unsigned int m_weight; }Weight; // 保存字符信息的结点 void HuffmanCoding(HuffmanTree *,HuffmanCode *,Weight *,int);//哈夫曼编码 函数 void Select(HuffmanTree,int,int *,int *); //在哈夫曼树中找权值最小的两个结点 void OutputHuffmanCode(HuffmanTree,HuffmanCode,int);//输出哈夫曼编码 Status main(void) { HuffmanTree HT; //树结点指针 HuffmanCode HC; //定义字符变量二级指针 Weight *w; // char c; // 字符变量the symbolizes; int i,n; // 元素个数 int wei; // 元素权值 printf("请输入哈夫曼树的待编码字符总数:\n" ); //输入哈夫曼树的待编码字符总数 scanf("%d",&n); w=(Weight *)malloc(n*sizeof(Weight)); //申请结点存储n个字符的信息 /*将n个结点中存入字符及其权值*/ for(i=0;i<n;i++) { printf("请输入字符及其权值:\n"); scanf("%1s%d",&c,&wei); w[i].elem=c; w[i].m_weight=wei; } HuffmanCoding(&HT,&HC,w,n);//进行编码 OutputHuffmanCode(HT,HC,n); //输出编码 return 1; } // void HuffmanCoding(HuffmanTree *HT,HuffmanCode *HC,Weight *w,int n) { int i,m,s1,s2,start,c,f; char *cd; HuffmanTree p; if(n<=1) return; m=2*n-1; /*申请哈夫曼树2*n个结点空间,哈夫曼树以顺序方式存储*/ (*HT)=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode)); /****************Begin1********************/ //初始化哈夫曼树前n个结点的权值及3个指针变量值 for(i=1;i<=n;++i) { } //初始化哈夫曼树后n-1个结点的权值及3个指针变量值 for(;i<=m;++i) { } //构造哈夫曼树 for(i=n+1;i<=m;++i)//哈夫曼树的后n-1个结点用来存储从前n个结点中找到的两个权值最小且没有链接的结点,双向标识各自指针域确定其链接关系 { } /****************End1********************/ (*HC)=(HuffmanCode)malloc(n*sizeof(char*));//申请n个字符指针空间用于指向编码得到的字符串 cd=(char *)malloc(n*sizeof(char)); //申请有n个字符空间的字符数组用于临时存储编码得到字符串 cd[n-1]='\0';//字符数组的补结束符 /****************Begin2********************/ for(i=1;i<=n;++i)//对n个字符进行编码 { } /****************End2********************/ } void Select(HuffmanTree HT,int n,int *s1,int *s2) { /****************Begin3********************/ /****************End3********************/ } void OutputHuffmanCode(HuffmanTree HT,HuffmanCode HC,int n) { int i; printf("\nnumber---element---weight---huffman code\n"); for(i=1;i<=n;i++) printf(" %d %c %d %s\n",i,HT[i].elem,HT[i].m_weight,HC[i]); }

利用Huffman编码进行通信可以大大提高信道利用率,缩短信息传输时间,降低传输成本。 但是,这要求在发送端通过一个编码系统对待传数据预先编码,在接受端将传来的数据编码进行译码(复原)。 对于有些信道,每端都需要一个完整的编/译码系统。 试为这样的信息收发站编写一个Huffman的编/译码系统。给定一组权值{7,9,5,6,10,1,13,15,4,8},构造一棵赫夫曼树,并计算带权路径长度WPL。 【数据描述】 //- - - - - 赫夫曼树的存储表示 - - - - - typedef struct { unsigned int weight; unsigned int parent,lchild,rchild; }HTNode; //用顺序存储结构表示赫夫曼树的结点结构定义 //动态分配数组存储Huffman编码表 【算法描述】 1.初始化:从键盘读入n个字符,以及它们的权值,建立Huffman树。 2.编码: 根据建立的Huffman树,求每个字符的Huffman编码。对给定的待编码字符序列进行编码。 3.译码: 利用已经建立好的Huffman树,对上面的编码结果译码。 译码的过程是分解电文中的字符串,从根结点出发,按字符‘0’和‘1’确定找左孩子或右孩子,直至叶结点,便求得该子串相应的字符。具体算法留给读者完成。 4.打印 Huffman 树。 【说明】 1.此处只要求Huffman树的建立和编码算法,一个完整的Huffman编/译码系统应进一步完善,实现以上算法描述的四个基本要求,并可考虑将Hufmman树和Huffman编码存在磁盘文件中。

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