huffman树--静态链表和链表实现(借助优先队列)

静态链表实现：

#include<iostream>
#include<vector>
#include<string>
using namespace std;const int maxWeight = 32767;struct HTNode
{char data;int weight;int parent,lchild,rchild;
};
struct HFTree
{vector<HTNode>elem;int root;int num;   // huffman树外结点个数
};
void createHFTree(HFTree &HT,string value,vector<int>fr)
{//输入数据value[n]和 相应权值fr[n],构造用三叉链表表示的Huffman树HT int min1,min2;HT.elem.resize(value.length()*2-1);           //huffman是一颗正则二叉树，有2*n-1个结点 for(int i = 0; i < value.length(); i++)    {HT.elem[i].data = value[i];HT.elem[i].weight = fr[i]; }for(int i = 0; i < 2*value.length()-1; i++)      {HT.elem[i].parent = HT.elem[i].lchild = HT.elem[i].rchild = -1; }int s1,s2;for(int i = value.length(); i < 2*value.length() - 1 ; i++)           //循环n-1次,因为还有    {                                                                  //n-1个结点要添加 min1 = min2 = maxWeight;s1 = s2 = 0;for(int k = 0;k < i; k++){if(HT.elem[k].parent == -1){if(HT.elem[k].weight < min1 )      //最小 {min2 = min1;s2 = s1;min1 = HT.elem[k].weight;s1 = k;}else if(HT.elem[k].weight < min2) //次小 {min2 = HT.elem[k].weight;s2 = k;}}}HT.elem[s1].parent = HT.elem[s2].parent = i;       HT.elem[i].lchild = s1;   HT.elem[i].rchild = s2;HT.elem[i].weight = HT.elem[s1].weight + HT.elem[s2].weight; }HT.num = value.length();   HT.root = 2*value.length() - 2;
} int main()
{string values = "ABCDE";vector<int> fr = {7,5,2,4,6};HFTree HF;createHFTree(HF,values,fr); for(int i = 0; i < HF.elem.size(); i++){cout<<HF.elem[i].data<<" parent is "<<HF.elem[i].parent<<" lchild is "<<HF.elem[i].lchild<<" rchild is "<<HF.elem[i].rchild<<" weight is "<<HF.elem[i].weight<<endl; } return 0;
}

二叉链表实现：

#include<iostream>
#include<vector>
#include<string>
#include<queue>using namespace std;struct Node
{char data;double weight;Node *lchild,*rchild;Node(char _data,double _weight){data = _data;weight = _weight;lchild = rchild = NULL;}
};class cmp
{public:bool operator()(const Node *n1,const Node *n2) const{return n1->weight > n2->weight;}
};void createHuffmanTree(Node *&root,string values,vector<double>weights)
{if(values.length() <= 0) {root = NULL;return ;} priority_queue<Node*,vector<Node*>,cmp> q;        //优先队列for(int i = 0; i < values.length(); i++){Node *newNode = new Node(values[i],weights[i]);q.push(newNode); }for(int i = 0; i < values.length() - 1; i++)    //循环n-1次，加n-1个结点 {//因为huffman树是正则二叉树(只有度为2和0的结点),所以共2n-个结点,所以再加n-1个结点就够了 Node *x = q.top();q.pop();Node *y = q.top();q.pop();Node* cur = new Node('#',x->weight + y->weight);cur->lchild = x;cur->rchild = y;   q.push(cur); }root = q.top();
}
void printHuffmanCode(const Node *root,string code)
{if(root->lchild == NULL && root->rchild == NULL){cout<<root->data<<": huffman code is "<<code<<endl;}else{printHuffmanCode(root->lchild,code+"0");printHuffmanCode(root->rchild,code+"1");}
}
void printHuffmanTree(Node *root,int k)     //这里是先打印水平打印，先打印的右子树再打左子树
{if(root != NULL){printHuffmanTree(root->rchild,k+5);for(int i = 0; i < k; i++){cout<<" ";}cout<<root->data<<endl;printHuffmanTree(root->lchild,k+5);}
}
int main()
{string values = "abcde";vector<double>weights = {0.05,0.20,0.35,0.30,0.10}; Node *root = NULL;createHuffmanTree(root,values,weights);printHuffmanCode(root,"");printHuffmanTree(root,0); return 0;
}

(注：huffman编码树的形态不一定是一样的，因为同一层左右子女位置可以交换，这里实现的weight小的在左边，大的在右边。

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严版huffman：


typedef struct {int weight;int parent,lchild,rchild;
}HTNode, *HuffmanCode;typedef char **HuffmanCode;void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,int *w,int n)
{if(n <= -1) return ;int m = 2*n-1;HT = (HuffmanCode)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));int i;for(HTNode *p=HT, i = 1; i <= n; i++, p++, w++){*p = {*w, 0, 0, 0};}for( ;i <= m; i++) { *p = {0,0,0,0};}for(i = n+1;i <= m; i++){select(HT, i-1,s1,s2); //s1, s2为权值最小的俩个关键字的下标HT[s1].parent = i; Ht[s2].parent = i;HT[i].lchild = s1; HT[i].rchild = s2;HT[i].weight = HT[s1].weight + HT[s2].weight;}
}
void getHuffmanCode(HuffmanTree &HT, HuffmanCode&HC)
{HC = (HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char*));cd = (char*)malloc(n*sizeof(char));cd[n-1] = "\0";for(int i = 1; i <= n; i++){int start = n-1;for(int c = i,f = HT[i].parent; f != 0; c = f,f = HT[f].parent){//从叶子到根逆向求编码if(HT[f].lchild == c) cd[--start] = '0';else cd[--start] = '1';}HC[i] = (char*)malloc((n-start)*sizeof(char));strcpy(HC[i], &cd[start]);} free(cd);
}

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