哈夫曼树的构造及其应用_哈夫曼树的构造技巧和常见应用

哈夫曼树的构建及应用 　　#include<iostream.h> //using namespace std; #include<stdio.h> #include<string.h> #include<stdlib.h> #include<fstream.h> #define num 1000 typedef struct//哈夫曼树的结构体 { char ch; int weight;//权值 int parent,lchild,rchild; }HTNode,*HuffmanTree; typedef char HuffmanCode; void Select(HuffmanTree &HT,int a,int *p1,int *p2) //Select函数，选出HT树到a为止，权值最小且parent为0的2个节点 { int i,j,x,y,count,temp; for(j=1,count=1;j<=a;j++) { if(HT[j].parent==0) { if(count==1) x=j; if(count==2) y=j; count++; } if(count>2) break; } if(HT[x].weight>HT[y].weight)//令x结点权值小于y结点权值 { temp=y; y=x; x=temp; } i=(x>y?x:y)+1; while(i<=a) { if(HT[i].parent==0) { if(HT[i].weight<HT[x].weight) { y=x; x=i; } else { if(HT[i].weight>=HT[x].weight&&HT[i].weight<HT[y].weight) y=i; } } i++; } *p1=HT[x].weight<=HT[y].weight?x:y; *p2=HT[x].weight>HT[y].weight?x:y; } void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int n)//构建赫夫曼树HT，并求出n个字符的赫夫曼编码HC { int i,start,c,f,m,w; int p1,p2; char *cd,z; if(n<=1) exit(1); m=2*n-1;//n个叶子结点的哈夫曼树共有2n-1个结点 HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));//0号单未使用 for(i=1;i<=n;i++)//初始化n个叶子结点 { printf(“请输入第%d字符信息和权值：”,i); scanf(“%c%d”,&z,&w); while(getchar()!=’ 　　’) { continue; } HT[i].ch=z; HT[i].weight=w; HT[i].parent=0; HT[i].lchild=0; HT[i].rchild=0; } for(i=n+1;i<=m;i++)//初始化其余结点 { HT[i].ch=’0′; HT[i].weight=0; HT[i].parent=0; HT[i].lchild=0; HT[i].rchild=0; } for(i=n+1;i<=m;i++)//建立哈夫曼树 { Select(HT,i-1,&p1,&p2); HT[p1].parent=i;HT[p2].parent=i; HT[i].lchild=p1;HT[i].rchild=p2; HT[i].weight=HT[p1].weight+HT[p2].weight; } //从叶子到根逆向求每个字符的哈夫曼编码 HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char *)); cd=(char *)malloc(n*sizeof(char)); cd[n-1]=’0′; for(i=1;i<=n;i++) { start =n-1; for(c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent) { 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); } int main() { char code[100],h[100],hl[100]; int n,i,j,k,l; ifstream input_file; ofstream output_file; FILE *fp1,*fp2,*fp3,*fp4,*fp5; char choice,str[100]; HuffmanTree HT; HuffmanCode HC; cout<<” 哈夫曼编码器 　　”; while(choice!=’Q’&&choice!=’q’) //当choice的值不为q且不为Q时循环 { cout<<“功能: “<<“I(初始化)”<<“”<<“E(编码)”<<“”<<“D(译码)”<<“”<<“P(打印)”<<“”<<“Q(退出) 　　”; cout<<“请输入您要选择的功能：”; cin>>choice; if(choice==’I’||choice==’i’) //初始化赫夫曼树 { cout<<“请输入字符个数：”; cin>>n; HuffmanCoding(HT,HC,n); for(i=1;i<=n;++i) { cout<<HT[i].ch<<“:”<<HC[i]<<endl; } fp1=fopen(“hfmTree.txt”,”w”); for(i=1;i<=n;++i) { fprintf(fp1,”(%c %s) 　　”,HT[i].ch,HC[i]); } fclose(fp1); cout<<“赫夫曼树已经创建完毕，并且已经放入hfmTree.txt文件中!”<<endl; } else if(choice==’E’||choice==’e’) //进行编码，并将字符放入ToBeTran.txt，码值放入CodeFile.txt中 { printf(“请输入字符：”); gets(str); fp2=fopen(“ToBeTran.txt”,”w”); fprintf(fp2,”%s”,str); fclose(fp2); fp3=fopen(“CodeFile.txt”,”w”); for(i=0;i<strlen(str);i++){ for(j=1;j<=n;++j) { if(HT[j].ch==str[i]) { fprintf(fp3,”%s”,HC[j]); break; } } } fclose(fp3); cout<<” 　　”; fp4=fopen(“CodeFile.txt”,”r”); char H1;//从CodeFile.txt中读入编码，输出在终端 cout<<“编码值为： 　　”; while(!feof(fp4)) { H1=fgetc(fp4); cout<<H1; } fclose(fp4); cout<<” 　　编码完毕，并且已经存入CodeFile.txt文件！ 　　”; } else if(choice==’D’||choice==’d’) //读入CodeFile.txt中的编码进行译码，将译出来的字符放入Textfile.txt中 { input_file.open(“CodeFile.txt”); if(!input_file){ cout<<“can’t open file!”<<endl; return 1; } input_file>>h; input_file.close(); output_file.open(“Textfile.txt”); if(!output_file) { cout<<“can’t open file!”<<endl; return 1; } k=0; while(h[k]!=’0′) //先用编码中的前几个和字符的编码相比较，然后往后移 { for(i=1;i<=n;i++){ l=k; for(j=0;j<strlen(HC[i]);j++,l++) { hl[j]=h[l]; } hl[j]=’0′; if(strcmp(HC[i],hl)==0) { output_file<<HT[i].ch; k=k+strlen(HC[i]); break; } } } output_file.close(); input_file.open(“Textfile.txt”); if(!input_file){ cout<<“can’t open file!”<<endl; return 1; } // input_file>>h; input_file.getline(h,100);//文件里的一行 cout<<“译码结果为：”; printf(“%s 　　”,h); input_file.close(); cout<<“译码结果已存入Textfile.txt中 　　”; } else if(choice==’P’||choice==’p’)//每行50个代码 { char a[num]; fp4=fopen(“CodeFile.txt”,”r”); fgets(a,num,fp4); cout<<“打印代码文件:”<<endl; int l=strlen(a); for(int j=0;j<l;j++) { cout<<a[j]; if((j+1)%50==0) cout<<endl; } fclose(fp4); fp5=fopen(“CodePrint.txt”,”w”); for(int k=0;k<l;k++) { fprintf(fp5,”%c”,a[k]); if((k+1)%50==0) { fprintf(fp5,” 　　”); } } cout<<” 　　该字符形式已存入CodePrint.txt中 　　”; fclose(fp5); } else if(choice==’Q’||choice==’q’) //退出程序 { exit(0); } else //如果选了选项之外的就让用户重新选择 { cout<<“您没有输入正确的步骤，请重新输入！”<<endl; } cout<<endl; } return 0; }