#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <string.h>typedef struct{ int weight; //权值 int parent; //父结点序号 int left; //左子树序号 int right; //右子树序号 }HuffmanTree;typedef char *HuffmanCode; //Huffman编码 void SelectNode(HuffmanTree *ht,int n,int *bt1,int *bt2)//从1~x个结点选择parent结点为0,权重最小的两个结点 { int i; HuffmanTree *ht1,*ht2,*t; ht1=ht2=NULL; //初始化两个结点为空 for(i=1;i<=n;++i) //循环处理1~n个结点（包括叶结点和非叶结点） { if(!ht[i].parent) //父结点为空(结点的parent=0) { if(ht1==NULL) //结点指针1为空 { ht1=ht+i; //指向第i个结点 continue; //继续循环 } if(ht2==NULL) //结点指针2为空 { ht2=ht+i; //指向第i个结点 if(ht1->weight>ht2->weight) //比较两个结点的权重，使ht1指向的结点权重小 { t=ht2; ht2=ht1; ht1=t; } continue; //继续循环 } if(ht1 && ht2) //若ht1、ht2两个指针都有效 { if(ht[i].weight<=ht1->weight) //第i个结点权重小于ht1指向的结点 { ht2=ht1; //ht2保存ht1，因为这时ht1指向的结点成为第2小的 ht1=ht+i; //ht1指向第i个结点 }else if(ht[i].weight<ht2->weight){ //若第i个结点权重小于ht2指向的结点 ht2=ht+i; //ht2指向第i个结点 } } } } if(ht1>ht2){ //增加比较，使二叉树左侧为叶结点 *bt2=ht1-ht; *bt1=ht2-ht; }else{ *bt1=ht1-ht; *bt2=ht2-ht; }}void CreateTree(HuffmanTree *ht,int n,int *w){ int i,m=2*n-1;//总的节点数 int bt1,bt2; //二叉树结点序与 if(n<=1) return ; //只有一个结点，无法创建 for(i=1;i<=n;++i) //初始化叶结点 { ht[i].weight=w[i-1]; ht[i].parent=0; ht[i].left=0; ht[i].right=0; } for(;i<=m;++i)//初始化后续结点 { ht[i].weight=0; ht[i].parent=0; ht[i].left=0; ht[i].right=0; } for(i=n+1;i<=m;++i) //逐个计算非叶结点，创建Huffman树 { SelectNode(ht,i-1,&bt1,&bt2); //从1~i-1个结点选择parent结点为0,权重最小的两个结点 ht[bt1].parent=i; ht[bt2].parent=i; ht[i].left=bt1; ht[i].right=bt2; ht[i].weight=ht[bt1].weight+ht[bt2].weight; }}void HuffmanCoding(HuffmanTree *ht,int n,HuffmanCode *hc)//,char *letters){ char *cd; int start,i; int current,parent; cd=(char*)malloc(sizeof(char)*n);//用来临时存放一个字符的编码结果 cd[n-1]='\0'; //设置字符串结束标志 for(i=1;i<=n;i++) { start=n-1; current=i; parent=ht[current].parent;//获取当前结点的父结点 while(parent) //父结点不为空 { if(current==ht[parent].left)//若该结点是父结点的左子树 cd[--start]='0'; //编码为0 else //若结点是父结点的右子树 cd[--start]='1'; //编码为1 current=parent; //设置当前结点指向父结点 parent=ht[parent].parent; //获取当前结点的父结点序号 } hc[i-1]=(char*)malloc(sizeof(char)*(n-start));//分配保存编码的内存 strcpy(hc[i-1],&cd[start]); //复制生成的编码 } free(cd); //释放编码占用的内存 }void Encode(HuffmanCode *hc,char *alphabet,char *str,char *code)//将一个字符串转换为Huffman编码//hc为Huffman编码表 ,alphabet为对应的字母表,str为需要转换的字符串,code返回转换的结果 { int len=0,i=0,j; code[0]='\0'; while(str[i]) { j=0; while(alphabet[j]!=str[i]) j++; strcpy(code+len,hc[j]); //将对应字母的Huffman编码复制到code指定位置 len=len+strlen(hc[j]); //累加字符串长度 i++; } code[len]='\0';}void Decode(HuffmanTree *ht,int m,char *code,char *alphabet,char *decode)//将一个Huffman编码组成的字符串转换为明文字符串 //ht为Huffman二叉树,m为字符数量,alphabet为对应的字母表,str为需要转换的字符串,decode返回转换的结果 { int position=0,i,j=0; m=2*m-1; while(code[position]) //字符串未结束 { for(i=m;ht[i].left && ht[i].right; position++) //在Huffman树中查找左右子树为空 ，以构造一个Huffman编码 { if(code[position]=='0') //编码位为0 i=ht[i].left; //处理左子树 else //编译位为 1 i=ht[i].right; //处理右子树 } decode[j]=alphabet[i-1]; //得到一个字母 j++;//处理下一字符 } decode[j]='\0'; //字符串结尾 }int main(){ int i,n=4,m; char test[]="DBDBDABDCDADBDADBDADACDBDBD"; char code[100],code1[100]; char alphabet[]={'A','B','C','D'}; //4个字符 int w[]={5,7,2,13} ;//4个字符的权重 HuffmanTree *ht; HuffmanCode *hc; m=2*n-1; ht=(HuffmanTree *)malloc((m+1)*sizeof(HuffmanTree)); //申请内存，保存赫夫曼树 if(!ht) { printf("内存分配失败！\n"); exit(0); } hc=(HuffmanCode *)malloc(n*sizeof(char*)); if(!hc) { printf("内存分配失败！\n"); exit(0); } CreateTree(ht,n,w); //创建赫夫曼树 HuffmanCoding(ht,n,hc); //根据赫夫曼树生成赫夫曼编码 for(i=1;i<=n;i++) //循环输出赫夫曼编码 printf("字母:%c,权重:%d,编码为 %s\n",alphabet[i-1],ht[i].weight,hc[i-1]); Encode(hc,alphabet,test,code); //根据赫夫曼编码生成编码字符串 printf("\n字符串:\n%s\n转换后为:\n%s\n",test,code); Decode(ht,n,code,alphabet,code1); //根据编码字符串生成解码后的字符串 printf("\n编码:\n%s\n转换后为:\n%s\n",code,code1); getch(); return 0;}
