第7次数据结构上机--树和二叉树的基本运算实现

实验名称：树和二叉树的基本运算实现

指导教师：           王莹洁              

专业班级：       计163-1        

姓   名：      曹欣宇              

学   号：      201658503125             

一、实验题目

设计一个程序exp7-6.cpp，构造一棵哈夫曼树，输出对应的哈夫曼编码和平均查找长度。并用表7.8所示的数据进行验证。

单词

The

of

a

to

and

in

that

he

is

at

on

for

His

are

be

出现频度

1192

677

541

518

462

450

242

195

190

181

174

157

138

124

123

                                               

                                                    表7.8 单词及出现的频度

 

二、实验目的

掌握哈夫曼树的构造过程和哈夫曼编码的产生方法；灵活运用二叉树这种数据结构解决一些综合应用问题。

三、实验要求

针对程序exp7-6.cpp，输出结果如下：

 见运行图。

四、实验步骤

（包括基本设计思路、算法设计、函数相关说明、输入与输出以及程序运行结果）

基本设计思路：函数分块程序设计。

算法设计：设置一个结构体typedefstruct{char s[20];double pweight} Node;用来存储题目信息。主函数中，先将频度转换为频率，然后分别给树的data域以及weight域赋值。先进入最小二叉树函数，从权值中选取两个最小的构成子树，最后得到最小二叉树。再进入编码函数，给所有的左分支加上0，右分支加上1，即可得到哈夫曼编码，最后输出。

函数相关说明：void createHT(HTNode ht[],intn)//生成最小二叉树函数

void createHCode(HTNodeht[],HCode hcd[],int n)//生成哈夫曼编码函数

输入：无。

输出：见运行图。

运行结果：

五、实验心得体会

通过实验，掌握了哈夫曼树以及哈夫曼编码的实现。

 

六、源程序清单（代码）

#include <iostream>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>using namespace std;typedef struct{    char s[20];    double pweight;} Node;typedef struct{    char data[20];    double weight;    int parent;    int lchild;    int rchild;} HTNode;typedef struct{    char cd[50];    int start;}  HCode;HTNode ht[20];//注：该程序中，此定义必须为全局变量，否则不可运行，原因不详.....void createHT(HTNode ht[],int n){    int i,k,lnode,rnode;    double min1,min2;    for (i=0; i<2*n-1; i++)                 ht[i].parent=ht[i].lchild=ht[i].rchild=-1;    for (i=n; i<2*n-1; i++)             {        min1=min2=32767;                lnode=rnode=-1;        for (k=0; k<=i-1; k++)            if (ht[k].parent==-1)              {                if (ht[k].weight<min1)                {                    min2=min1;                    rnode=lnode;                    min1=ht[k].weight;                    lnode=k;                }                else if (ht[k].weight<min2)                {                    min2=ht[k].weight;                    rnode=k;                }            }        ht[i].weight=ht[lnode].weight+ht[rnode].weight;        ht[i].lchild=lnode;        ht[i].rchild=rnode;        ht[lnode].parent=i;        ht[rnode].parent=i;    }}void createHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],int n){    int i,f=0,c;    HCode hc;    for (i=0; i<n; i++)    {        hc.start=n;        c=i;        f=ht[i].parent;        while (f!=-1)        {            if (ht[f].lchild==c)                hc.cd[hc.start--]='0';            else                hc.cd[hc.start--]='1';            c=f;            f=ht[f].parent;        }        hc.start++;        hcd[i]=hc;    }}int main(){    int i,k,j,m;    double sum=0,n1=0;    Node node[20]= {{"The",1192},{"of",677},{"a",541},{"to",518},{"and",462},{"in",450},{"that",242},{"he",195},{"is",190},{"at",181},{"on",174},{"for",157},{"His",138},{"are",124},{"be",123}};    HCode hcd[20];    double weight[20];    for(i=0; i<15; i++)    {        weight[i]=node[i].pweight/5364;    }    for(i=0; i<15; i++)    {        ht[i].weight=weight[i];        strcpy(ht[i].data,node[i].s);    }    createHT(ht,15);    createHCode(ht,hcd,15);    printf("输出哈夫曼编码：\n");    for (m=0; m<15; m++)    {        j=0;        printf("\t%s\t",ht[m].data);        for (k=hcd[m].start; k<=15; k++)        {            printf("%c",hcd[m].cd[k]);            j++;        }        n1+=ht[m].weight;        sum+=ht[m].weight*j;        printf("\n");    }    printf("平均长度=%f\n",sum/n1);    return 0;}