Huffman编码

huffman编码的一个过程，统计字符总数，每个字符的出现频率。然后进行编码，下面是模拟这个过程。

先建立huffman树，然后按照一定的规则进行编码，便于译码时对照编码规则。

文件"tree.h"

#include<iostream>using namespace std;//栈模版template<class T>class My_stack;template<class T>class Node//结点类{private:T data;Node<T> *next;public:Node(){next=NULL;}Node(T d){data=d;next=NULL;}friend My_stack<T>;};template<class T>class My_stack{private:Node<T> *head;public:My_stack(){head=new Node<T>();}~My_stack(){clean();delete head;}bool empty() const{return (head->next==0);}void push(T d)//入栈{Node<T> *p=new Node<T>(d);p->next=head->next;head->next=p;}T top()//返回栈顶元素{if(empty()){cout<<"stack is empty."<<endl;exit(1);}Node<T> *p=head->next;T temp=p->data;return temp;}void pop()//弹出栈顶元素{Node<T> *p=head->next;head->next=p->next;delete p;}void clean()//清除整个栈{Node<T> *p=head->next;while(p){head->next=p->next;delete p;head->next=p;}}};class HuffmanTree;class HuffmanNode{int data;int parent,lchild,rchild;friend HuffmanTree;};class HuffmanTree{public:void Create_HuffmanTree(HuffmanNode *&HT,int w[],int n)//构建树{//用w申请的数组暂时保存权值（暂时设定全都大于0）if(n<1){cout<<"参数不合理"<<endl;return ;}int m=2*n-1;HT=new HuffmanNode[m]; //分配m个huffman结点int i;for(i=0;i<n;i++){HT[i].data=w[i];HT[i].lchild=-1;HT[i].rchild=-1;HT[i].parent=-1;}for(int j=i;j<m;j++){HT[j].data=0;HT[j].lchild=-1;HT[j].rchild=-1;HT[j].parent=-1;}//结点初始化完成，下面开始构造huffman树int s1=-1,s2=-1;for(i=n;i<m;i++){Select(HT,i-1,s1,s2); //在HT[0...i-1]中选出parent为-1的且data最小的两个结点，序号分别用s1,s2返回HT[s1].parent=i;HT[s2].parent=i;HT[i].lchild=s1;HT[i].rchild=s2;HT[i].data=HT[s1].data+HT[s2].data;}cout<<"____huffman树构造完成____"<<endl;}void Select(HuffmanNode *HT,int n,int &a,int &b){struct temp{int data;int pos;}c[100];HuffmanNode *head=HT;int i,k=0;for(i=0;i<=n;i++){if(head[i].parent==-1){c[k].data=head[i].data;c[k].pos=i;k++;}}//下面是简单的冒泡排序bool flag;for(int j=0;j<k-1;j++){flag=false;for(i=0;i<k-1-j;i++){if(c[i].data>c[i+1].data){temp q;q.data=c[i+1].data;q.pos=c[i+1].pos;c[i+1].data=c[i].data;c[i+1].pos=c[i].pos;c[i].data=q.data;c[i].pos=q.pos;flag=true;}}if(!flag)break;}a=c[0].pos;b=c[1].pos;}void Traverse(HuffmanNode *HT,int n) //观察{int m=2*n-1;for(int i=m-1;i>=n;i--){cout<<HT[i].data<<"={";cout<<HT[HT[i].lchild].data<<',';cout<<HT[HT[i].rchild].data<<'}';cout<<endl;}}void Huffman_Coding(HuffmanNode *HT,int n){HuffmanNode *q;int f,temp,p;My_stack<int> s;for(int i=0;i<n;i++){q=HT;f=i;p=q[f].parent;while(p!=-1){if(q[p].lchild==f)temp=0;elsetemp=1;s.push(temp);f=p;p=q[p].parent;}cout<<"第"<<i+1<<"个字符的huffman编码为：";while(!s.empty()){cout<<s.top()<<" ";s.pop();}cout<<endl;}}};

测试函数“main.cpp”

#include"tree.h"int main(){int n,*p;cout<<"输入要编码的字母数目：";cin>>n;p=new int[n];cout<<"输入各个字母频率权值大小：";for(int i=0;i<n;i++)cin>>p[i];cout<<"____构造huffman树____"<<endl;HuffmanTree tree;HuffmanNode *HT;tree.Create_HuffmanTree(HT,p,n);cout<<"huffman树的结构为："<<endl;tree.Traverse(HT,n);cout<<endl;tree.Huffman_Coding(HT,n);return 0;}

输入：

8

7 19 2 6 32 3 21 10

构建的huffman树的形状如下：

输出结果：

输入要编码的字母数目：8输入各个字母频率权值大小：7 19 2 6 32 3 21 10____构造huffman树________huffman树构造完成____huffman树的结构为：100={40,60}60={28,32}40={19,21}28={11,17}17={7,10}11={5,6}5={2,3}第1个字符的huffman编码为：1 0 1 0第2个字符的huffman编码为：0 0第3个字符的huffman编码为：1 0 0 0 0第4个字符的huffman编码为：1 0 0 1第5个字符的huffman编码为：1 1第6个字符的huffman编码为：1 0 0 0 1第7个字符的huffman编码为：0 1第8个字符的huffman编码为：1 0 1 1Press any key to continue