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• • 1 哈夫曼編碼
  • 2 哈夫曼二叉樹的構建

1 哈夫曼編碼

哈夫曼（Huffman）編碼算法是基于二叉樹構建編碼壓縮結構的，它是數據壓縮中經典的一種算法。算法根據文本字符出現的頻率，重新對字符進行編碼。

哈夫曼編碼舉例： 假設要對“we will we will r u”進行壓縮。

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2 哈夫曼二叉樹的構建

編碼實現：
Huff.h：

#pragma once#include <stdio.h> #include <assert.h> #include <Windows.h> #include <iostream> #include <iomanip>using namespace std;#define MaxSize 1024 //隊列的最大容量typedef struct _Bnode {char value;int weight;struct _Bnode *parent;struct _Bnode *lchild;struct _Bnode *rchild; } Btree, Bnode; /* 結點結構體 */typedef Bnode *DataType; //任務隊列中元素類型typedef struct _QNode { //結點結構int priority; //每個節點的優先級,數值越大，優先級越高，優先級相同， 取第一個節點DataType data;struct _QNode *next; }QNode;typedef QNode * QueuePtr;typedef struct Queue {int length; //隊列的長度QueuePtr front; //隊頭指針QueuePtr rear; //隊尾指針 }LinkQueue;//隊列初始化，將隊列初始化為空隊列 void InitQueue(LinkQueue *LQ) {if(!LQ) return ;LQ->length = 0;LQ->front = LQ->rear = NULL; //把對頭和隊尾指針同時置 0 }//判斷隊列為空 int IsEmpty(LinkQueue *LQ) {if(!LQ) return 0;if (LQ->front == NULL){return 1;}return 0; }//判斷隊列是否為滿 int IsFull(LinkQueue *LQ) {if(!LQ) return 0;if (LQ->length == MaxSize){return 1;}return 0; }//入隊,將元素 data 插入到隊列 LQ 中 int EnterQueue( LinkQueue *LQ,DataType data, int priority){if(!LQ) return 0;if(IsFull(LQ)){cout<<"無法插入元素 "<<data<<", 隊列已滿!"<<endl;return 0;}QNode *qNode = new QNode;qNode->data = data;qNode->priority = priority;qNode->next = NULL;if(IsEmpty(LQ)){//空隊列LQ->front = LQ->rear = qNode;}else {qNode->next = LQ->front;LQ->front = qNode;//LQ->rear->next =qNode;//在隊尾插入節點 qNode//LQ->rear = qNode; //隊尾指向新插入的節點}LQ->length++;return 1; }//出隊，遍歷隊列，找到隊列中優先級最高的元素 data 出隊 int PopQueue(LinkQueue *LQ, DataType *data){QNode **prev = NULL, *prev_node=NULL;//保存當前已選舉的最高優先級節點上一個節點的指針地址。QNode *last = NULL, *tmp = NULL;if(!LQ || IsEmpty(LQ)){cout<<"隊列為空！"<<endl;return 0;}if(!data) return 0;//prev 指向隊頭 front 指針的地址prev = &(LQ->front);//printf("第一個節點的優先級: %d\n", (*prev)->priority);last = LQ->front;tmp = last->next;while(tmp){if(tmp->priority <(*prev)->priority){//printf("抓到個更小優先級的節點[priority: %d]\n",tmp->priority);prev = &(last->next);prev_node= last;}last=tmp;tmp=tmp->next;}*data = (*prev)->data;tmp = *prev;*prev = (*prev)->next;delete tmp;LQ->length--;//接下來存在 2 種情況需要分別對待//1.刪除的是首節點,而且隊列長度為零if(LQ->length==0){LQ->rear=NULL;}//2.刪除的是尾部節點if(prev_node&&prev_node->next==NULL){LQ->rear=prev_node;}return 1; }//打印隊列中的各元素 void PrintQueue(LinkQueue *LQ) { QueuePtr tmp;if(!LQ) return ;if(LQ->front==NULL){cout<<"隊列為空！";return ;}tmp = LQ->front;while(tmp){cout<<setw(4)<<tmp->data->value<<"["<<tmp->priority<<"]";tmp = tmp->next;}cout<<endl; }//獲取隊首元素，不出隊 int GetHead(LinkQueue *LQ,DataType *data) {if (!LQ || IsEmpty(LQ)){cout<<"隊列為空!"<<endl;return 0;}if(!data) return 0;*data = LQ->front->data;return 1; }//清空隊列 void ClearQueue(LinkQueue *LQ) {if(!LQ) return ;while(LQ->front){QueuePtr tmp = LQ->front->next;delete LQ->front;LQ->front = tmp;}LQ->front = LQ->rear = NULL;LQ->length = 0; }//獲取隊列中元素的個數 int getLength(LinkQueue* LQ){if(!LQ) return 0;return LQ->length; }

哈夫曼編碼實現.cpp:

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <iostream> #include "Huff.h"using namespace std; void PreOrderRec(Btree *root);/* 構造哈夫曼編碼樹 */ void HuffmanTree (Btree * &huff, int n) {LinkQueue *LQ = new LinkQueue;int i = 0;//初始化隊列InitQueue(LQ);/* 初始化存放哈夫曼樹數組 HuffNode[] 中的結點 */for (i=0; i<n; i++){Bnode * node = new Bnode;cout<<"請輸入第"<<i+1<<"個字符和出現頻率: "<<endl;cin>>node->value; //輸入字符cin>>node->weight ;//輸入權值node->parent =NULL;node->lchild =NULL;node->rchild =NULL;EnterQueue(LQ, node, node->weight);}PrintQueue(LQ);//system("pause");//exit(0);do{Bnode *node1 = NULL;Bnode *node2 = NULL;if(!IsEmpty(LQ)){PopQueue(LQ, &node1);printf("第一個出隊列的數：%c, 優先級: %d\n", node1->value,node1->weight);}else {break;}if(!IsEmpty(LQ)){Bnode *node3 = new Bnode;PopQueue(LQ, &node2);printf("第二個出隊列的數：%c, 優先級: %d\n", node2->value,node2->weight);node3->lchild = node1;node1->parent = node3;node3->rchild = node2;node2->parent = node3;node3->value = ' ';node3->weight=node1->weight+node2->weight;printf("合并進隊列的數：%c, 優先級: %d\n", node3->value,node3->weight);EnterQueue(LQ,node3, node3->weight);}else {huff = node1;break;}}while(1); } /************************ * 采用遞歸方式實現前序遍歷 *************************/ void PreOrderRec(Btree *root) {if (root == NULL){return;}printf("- %c -", root->value);PreOrderRec(root->lchild);PreOrderRec(root->rchild); }int main(void){Btree * tree = NULL;HuffmanTree(tree, 7);PreOrderRec(tree);system("pause");return 0; }

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參考資料：

C/C++從入門到精通-高級程序員之路【奇牛學院】

《新程序員》：云原生和全面數字化實踐50位技術專家共同創作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結

以上是生活随笔為你收集整理的哈夫曼二叉树的构建的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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