一步一步写算法（之哈夫曼树 下）

原文:一步一步写算法（之哈夫曼树 下）

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前面说到了哈夫曼树的创建，那下面一个重要的环节就是哈夫曼树的排序问题。但是由于排序的内容是数据结构，因此形式上说，我们需要采用通用数据排序算法，这在我之前的博客里面已经涉及到了（通用算法设计）。所以，我们所要做的就是编写compare和swap两个函数。通用冒泡代码如下所示，

void bubble_sort(void* array[], int length, int (*compare)(void*, void*), void(*swap)(void**, void**))
{
	int outer;
	int inner;

	for(outer = length -1; outer >0; outer --){
		for(inner = 0; inner < outer; inner ++){
			if(compare(array[inner], array[inner + 1]))
				swap(&array[inner], &array[inner + 1]);
		}
	}

	return;
}

compare和swap代码如下所示，

int compare (void* a, void* b)
{
	HUFFMAN_NODE* node1 = (HUFFMAN_NODE*)a;
	HUFFMAN_NODE* node2 = (HUFFMAN_NODE*)b;

	return node1->frequence > node2->frequence ? 1 : 0;
}

void swap(void** a, void** b)
{
	HUFFMAN_NODE* median;
	HUFFMAN_NODE** node1 = (HUFFMAN_NODE**)a;
	HUFFMAN_NODE** node2 = (HUFFMAN_NODE**)b;

	median = *node1;
	*node1 = *node2;
	*node2 = median;
}

有了创建函数和排序函数，那么哈夫曼树就可以创建了，

HUFFMAN_NODE* create_huffman_tree(HUFFMAN_NODE* huffmanNode[], int length)
{
	HUFFMAN_NODE* head = NULL;

	if(NULL == huffmanNode ||  length <= 1)
		return NULL;

	while(length > 1){
		bubble_sort((void**)huffmanNode, length, compare, swap);
		head = create_new_node(‘\0‘,  huffmanNode[0]->frequence + huffmanNode[1]->frequence);
		assert(NULL != head);

		head->left = huffmanNode[0];
		head->right = huffmanNode[1];
		huffmanNode[0]->parent = head;
		huffmanNode[0]->symbol = 1;
		huffmanNode[1]->parent = head;
		huffmanNode[1]->symbol = 0;

		memmove(&huffmanNode[0], &huffmanNode[2], sizeof(HUFFMAN_NODE*) * (length -2));
		huffmanNode[length -2] = head;
		length --;
	}

	return head;
}

上面的代码完整了写出了huffman树的创建过程，那么我们怎么知道符号的编码是多少呢？这其实不难，因为根节点都知道了，我们只要按照自下而上的顺序遍历节点就可以打印出编码，只不过编码是逆序的而已，

void print_code_for_str(HUFFMAN_NODE* pNode, HUFFMAN_NODE* head)
{
	if(NULL == pNode || NULL == head)
		return;

	while(head != pNode){
		printf("%d", pNode->symbol);
		pNode = pNode->parent;
	}

	return;
}

如果对代码本身还有怀疑，可以编译一个测试用例验证一下，

void test()
{
	HUFFMAN_NODE* node1 = NULL;
	HUFFMAN_NODE* node2 = NULL;
	HUFFMAN_NODE* node3 = NULL;
	HUFFMAN_NODE* node4 = NULL;

	HUFFMAN_NODE* test[] = {node1 = create_new_node(‘a‘, 0.1),
		node2 = create_new_node(‘b‘, 0.2),
		node3 = create_new_node(‘c‘, 0.3),
		node4 = create_new_node(‘d‘, 0.4),
	};

	HUFFMAN_NODE* head = create_huffman_tree(test, sizeof(test)/sizeof(HUFFMAN_NODE*));
	print_code_for_str(node1, head);
	print_code_for_str(node2, head);
	print_code_for_str(node3, head);
	print_code_for_str(node4, head);
}

总结：

（1）哈夫曼树不复杂，如果手算可以成功，那么编程应该也没有什么问题

（2）复杂算法都是由小算法搭积木而成的，朋友们应该在基本算法上打下坚实的基础

（3）算法注意复用，这里就用到了原来讲到的通用算法内容