Haffman算法（C++）

Huffman编码，C++实现，只是为了说明大致的思路，还有很多不完美之处，比如在输入数据超出限制等条件下会出现错误。

  1 #include<iostream>
  2 #include<string>
  3 using namespace std;
  4 #define MAX 20
  5
  6 /*
  7 ** 用二叉树表示的Huffman节点
  8 */
  9 typedef struct NodeTag {
 10     char c;                     // 字母
 11     int weight;                 // 频率
 12     string code;                // 编码后的字符串
 13     struct NodeTag * lchild;    // 左孩子
 14     struct NodeTag * rchild;    // 右孩子
 15 } Node;
 16
 17
 18 class Container {
 19
 20     private:
 21         Node *nodes[MAX];       // 保存各节点指针的数组
 22         int size;               // 节点的个数
 23
 24     public:
 25         Container () {
 26             size = 0;
 27             for ( int i = 0; i < MAX; i++ ) {
 28                 nodes[i] = NULL;
 29             }
 30         }
 31
 32         /*
 33         ** 采用插入排序的方法，将节点node加入到数组nodes中，按照weight从小到大排列
 34         */
 35         void push ( Node *node ) {
 36             int weight = node->weight;
 37             int i = size-1;
 38             while ( i >= 0 && weight > nodes[i]->weight ) {
 39                 nodes[i+1] = nodes[i];
 40                 i--;
 41             }
 42             nodes[i+1] = node;
 43             size++;
 44         }
 45
 46         /*
 47         ** 返回weight值最小的一个节点
 48         */
 49         Node * pop () {
 50             Node *node = nodes[size-1];
 51             size--;
 52             return node;
 53         }
 54
 55         /*
 56         ** 返回当前的节点数目
 57         */
 58         int getSize() {
 59             return size;
 60         }
 61
 62 };
 63
 64 /*
 65 ** 对所有的叶子节点进行编码，得到各字母的码表
 66 ** root：指向根节点的指针；code：本节点的编码
 67 */
 68 int huffmanCode( Node *root, const string code ) {
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 70     root->code = code;
 71     string temp;
 72
 73     if( root != NULL ){
 74
 75         // 叶子节点，则输出编码方式
 76         if( root->rchild == NULL && root->lchild == NULL ) {
 77             cout<<root->c<<":"<<root->weight<<" "<<root->code<<endl;
 78         } else {
 79             temp = code;
 80             huffmanCode ( root->lchild, temp.append("0") );   // 会增加上去，不用重新赋值
 81             temp = code;
 82             huffmanCode ( root->rchild, temp.append("1") );
 83         }
 84
 85     }
 86
 87     return 0;
 88
 89 }
 90
 91 /*
 92 ** Huffman编码的函数
 93 ** letter：字母表；weight：各字母的频率；length：字母的总个数
 94 */
 95 void haffman ( char letter[], int weight[], int length ) {
 96
 97     Node *node = NULL;
 98     Node *first = NULL;
 99     Node *second = NULL;
100     Container *obj = NULL;
101
102     obj = new Container();
103
104     for ( int i = 0; i < length; i++ ) {
105         /*
106         ** 创建一个新节点node,节点字符为c[i],频率为weight[i],左右孩子都为Null;
107         ** 将node按从小到大的顺序加入到容器obj中;
108         */
109         node = new Node();
110         node->c = letter[i];
111         node->weight = weight[i];
112         node->lchild = NULL;
113         node->rchild = NULL;
114         obj->push(node);
115     }
116
117     cout<<"All nodes are pushed into the queue:"<<obj->getSize()<<endl;
118
119     /*
120     ** 当容器中只有一个元素时，该元素即为指向Huffman编码二叉树的根节点的指针
121     */
122     while ( obj->getSize() > 1 ) {
123         /*
124         ** 选出最小的两个元素,创建一个新的父节点,频率为两者之和,将父节点加入到队列中;
125         */
126         first = obj->pop();
127         second = obj->pop();
128         node = new Node();
129         node->weight = first->weight + second->weight;   // 非根节点的字母不重要，故不用赋值
130         node->lchild = first;
131         node->rchild = second;
132         obj->push(node);
133     }
134
135     cout<<"After the Haffman code:"<<obj->getSize()<<endl;
136
137     /*
138     ** 采用中根次序遍历方法对二叉树进行遍历，得到每个叶子节点的编码
139     */
140     node = obj->pop();
141     cout<<node->weight<<endl;
142     huffmanCode( node, "");
143
144 }
145
146 int main () {
147     char letter[] = {‘a‘, ‘b‘, ‘c‘, ‘d‘, ‘e‘, ‘f‘, ‘g‘, ‘h‘};
148     int weight[] = {1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21};
149     int length = 8;
150     haffman( letter, weight, length );
151     return 0;
152 }