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C语言实现哈夫曼树

转载 作者：qq735679552 更新时间：2022-09-29 22:32:09 27 4
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这篇CFSDN的博客文章C语言实现哈夫曼树由作者收集整理，如果你对这篇文章有兴趣，记得点赞哟.

本文实例为大家分享了C语言实现哈夫曼树的具体代码，供大家参考，具体内容如下 。

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//哈夫曼树C语言实现
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct HuffmanNode
{
  char letter; //存储的字符，叶节点为字母，非叶节点为#
  struct HuffmanNode *parent; //父亲结点
  int code; //如果为父亲结点的左孩子，则为0，右孩子为1
}HuffmanNode;
typedef struct HeapNode
{
  int rate; //出现频率
  HuffmanNode *node; //对应于哈夫曼树中的结点
}HeapNode;
/*------------------全局变量----------------------*/
int heapSize; //堆大小
int num; //记录字符数量
HeapNode *heap; //堆数组
char *letter; //字符数组
int *rate; //字符出现频率
HuffmanNode **array; //记录叶节点的数组，打印编码的时候可以从叶结点回溯向上
char ch;
/*----------------------函数声明-------------------------*/
void init( int numOfLetters); //初始化变量
void input(); //输入数组
int parent( int i); //求父节点
int left( int i); //求左孩子
int right( int i); //求右孩子
void swap( int i, int j); //交换函数
void heapIfy( int i, int localHeapSize); //维持堆性质函数，使用前提为左右子树均为最小堆
void buildHeap(); //初始化堆
HeapNode* extractMin(); //去掉并返回堆中最小的元素
void heapInsert( int rate,HuffmanNode *p); //向堆中插入数据（前提：堆已经初始化）
HuffmanNode* buildTree(); //构造哈夫曼树
void display(); //显示函数
void backPrint(HuffmanNode *p,HuffmanNode *root); //从叶节点回溯打印编码code
/*----------------------函数实现-------------------------*/
void init( int numOfLetters)
{
  heapSize=numOfLetters; //堆大小初始化为字母数
  num=numOfLetters; //记录字符数量
  heap=(HeapNode*) malloc ((numOfLetters+1)* sizeof (HeapNode)); //分配堆空间，最多只需要字符的个数，因为合并过程中删除两个，插入一个
  letter=( char *) malloc ((numOfLetters+1)* sizeof ( char )); //用于存储字符
  rate=( int *) malloc ((numOfLetters+1)* sizeof ( int )); //用于存储字符出现频率
  array=(HuffmanNode **) malloc ((numOfLetters+1)* sizeof (HuffmanNode)); //记录叶节点的数组，打印编码的时候可以从叶结点回溯向上
 
}
void input()
{
  int i=1;
  while (i<=heapSize)
  {
   printf ( "输入第%d个字符\n" ,i);
   scanf ( "%c" ,&letter[i]);ch= getchar ();
   printf ( "输入第%d个字符的频度\n" ,i);
   scanf ( "%d" ,&rate[i]);ch= getchar ();
   //向堆中插入各个结点
   heap[i].rate=rate[i];
   heap[i].node=(HuffmanNode *) malloc ( sizeof (HuffmanNode));
   array[i]=heap[i].node;
   heap[i].node->parent=NULL;
   heap[i].node->letter=letter[i];
   i++;
  }
}
int parent( int i)
{
  return i/2;
}
int left( int i)
{
  return 2*i;
}
int right( int i)
{
  return 2*i+1;
}
void swap( int i, int j) //交换结构体数组，需要交换结构体内数据
{
  int rate;
  HuffmanNode *p;
  rate=heap[i].rate;
  p=heap[i].node;
  heap[i].rate=heap[j].rate;
  heap[i].node=heap[j].node;
  heap[j].rate=rate;
  heap[j].node=p;
}
void heapIfy( int i, int localHeapSize) //维持堆性质函数，使用前提为左右子树均为最小堆
{
  int l=left(i);
  int r=right(i);
  int least=i;
  //找出heap成员rate 的i,left(i),right(i)的最小值
  if (l<=localHeapSize&&heap[least].rate>heap[l].rate)
  {
   least=l;
  }
  if (r<=localHeapSize&&heap[least].rate>heap[r].rate)
  {
   least=r;
  }
  if (least!=i)
  {
   swap(i,least);
   heapIfy(least,localHeapSize);
  }
}
void buildHeap() //初始化堆
{
  int i=0;
  for (i=heapSize/2;i>=1;i--)
  {
   heapIfy(i,heapSize);
  }
}
HeapNode* extractMin()
{
  if (heapSize>=1)
  {
   HeapNode *min;
   swap(1,heapSize);
   min=&heap[heapSize];
   --heapSize;
   heapIfy(1,heapSize);
   return min;
  }
  else
  {
   printf ( "堆中没有元素" );
   return NULL;
  }
}
void heapInsert( int rate,HuffmanNode *p)
{
  ++heapSize;
  int i=heapSize;
  while (i>1&&heap[parent(i)].rate>rate)
  {
   heap[i].rate=heap[parent(i)].rate;
   heap[i].node=heap[parent(i)].node;
   i=parent(i);
  }
  heap[i].rate=rate;
  heap[i].node=p;
}
HuffmanNode* buildTree()
{
  buildHeap(); //初始化堆
  HeapNode *p; //用于临时存储最小堆结点
  HeapNode *q; //用于临时存储次小堆结点
  int count=heapSize;
  int i;
  for (i=1;i<=count-1;i++)
  {
   HuffmanNode *tree=(HuffmanNode*) malloc ( sizeof (HuffmanNode)); //生成内结点
   tree->letter= '#' ; //内结点的字符记作#，没有实际意义
   p=extractMin();
   q=extractMin();
   p->node->parent=tree;
   p->node->code=0;
   q->node->parent=tree;
   q->node->code=1;
   //printf("%c:%d",p->node->letter,p->node->code);
   //printf("\n"); printf("%c:%d",q->node->letter,q->node->code); printf("\n");//测试
   heapInsert(p->rate+q->rate,tree); //插入堆中
  }
  return extractMin()->node;
}
void display()
{
  HuffmanNode*p=buildTree(); ////哈夫曼树的根节点地址
  int i=1;
  while (i<=num)
  {
   printf ( "%c:" ,array[i]->letter);
   backPrint(array[i],p);
   printf ( "\n" );
   i++;
  }
}
void backPrint(HuffmanNode *p,HuffmanNode *root)
{
  if (p!=root)
  {
   backPrint(p->parent,root);
   printf ( "%d" ,p->code); //printf("++++");//测试
  }
}
int main( int argc , char * argv[])
{
  int number;
  printf ( "输入的字符个数为：\n" );
  scanf ( "%d" ,&number);
  ch= getchar ();
  init(number);
  input();
  display();
  system ( "PAUSE" );
  return 0;
}

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我.

原文链接：https://blog.csdn.net/whoami_2011/article/details/7085029 。

最后此篇关于C语言实现哈夫曼树的文章就讲到这里了,如果你想了解更多关于C语言实现哈夫曼树的内容请搜索CFSDN的文章或继续浏览相关文章，希望大家以后支持我的博客！ 。

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