C++实现哈夫曼树算法

 更新时间:2020年04月27日 17:20:34   作者:ChanJose  
这篇文章主要为大家详细介绍了C++实现哈夫曼树的具体代码,文中示例代码介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下

如何建立哈夫曼树的,网上搜索一堆,这里就不写了,直接给代码。

1.哈夫曼树结点类:HuffmanNode.h

#ifndef HuffmanNode_h
#define HuffmanNode_h
 
template <class T>
struct HuffmanNode {
 T weight; // 存储权值
 HuffmanNode<T> *leftChild, *rightChild, *parent; // 左、右孩子和父结点
};
 
#endif /* HuffmanNode_h */

2.哈夫曼树最小堆:HuffmanMinHeap.h

#ifndef HuffmanMinHeap_h
#define HuffmanMinHeap_h
 
#include "HuffmanNode.h"
#include <iostream>
using namespace std;
 
const int DefaultSize = 100;
 
template <class T>
class MinHeap {
public:
 MinHeap(); // 构造函数
 ~MinHeap(); // 析构函数
 void Insert(HuffmanNode<T> *current); // 插入
 HuffmanNode<T> *getMin(); // 获取最小结点
private:
 HuffmanNode<T> *heap; // 动态数组存储最小堆
 int CurrentSize; // 目前最小堆的结点数
 void ShiftUp(int start); // 向上调整
 void ShiftDown(int start, int m); // 下滑
};
 
// 构造函数
template <class T>
MinHeap<T>::MinHeap() {
 heap = new HuffmanNode<T>[DefaultSize]; // 创建堆空间
 CurrentSize = 0;
}
 
// 析构函数
template <class T>
MinHeap<T>::~MinHeap() {
 delete []heap; // 释放空间
}
 
// 插入
template <class T>
void MinHeap<T>::Insert(HuffmanNode<T> *current) {
 if(CurrentSize == DefaultSize) {
  cout << "堆已满" << endl;
  return;
 }
 // 把current的数据复制到“数组末尾”
 heap[CurrentSize] = *current;
 // 向上调整堆
 ShiftUp(CurrentSize);
 CurrentSize++;
}
 
// 获取最小结点并在堆中删除该结点
template <class T>
HuffmanNode<T> *MinHeap<T>::getMin() {
 if(CurrentSize == 0) {
  cout << "堆已空!" << endl;
  return NULL;
 }
 HuffmanNode<T> *newNode = new HuffmanNode<T>();
 if(newNode == NULL) {
  cerr << "存储空间分配失败!" << endl;
  exit(1);
 }
 *newNode = heap[0]; // 将最小结点的数据复制给newNode
 heap[0] = heap[CurrentSize-1]; // 用最后一个元素填补
 CurrentSize--;
 ShiftDown(0, CurrentSize-1); // 从0位置开始向下调整
 return newNode;
}
 
// 向上调整
template <class T>
void MinHeap<T>::ShiftUp(int start) {
 // 从start开始,直到0或者当前值大于双亲结点的值时,调整堆
 int j = start, i = (j-1)/2; // i是j的双亲
 
 HuffmanNode<T> temp = heap[j];
 while(j > 0) {
  if(heap[i].weight <= temp.weight)
   break;
  else {
   heap[j] = heap[i];
   j = i;
   i = (j - 1) / 2;
  }
 }
 heap[j] = temp;
}
 
// 向下调整
template <class T>
void MinHeap<T>::ShiftDown(int start, int m) {
 int i = start, j = 2 * i + 1; // j是i的左子女
 
 HuffmanNode<T> temp = heap[i];
 while(j <= m) {
  if(j < m && heap[j].weight > heap[j+1].weight)
   j++; // 选两个子女中较小者
  if(temp.weight <= heap[j].weight)
   break;
  else {
   heap[i] = heap[j];
   i = j;
   j = 2 * j + 1;
  }
 }
 heap[i] = temp;
}
 
 
#endif /* HuffmanMinHeap_h */

3.哈夫曼树实现:HuffmanTree.h

#ifndef HuffmanTree_h
#define HuffmanTree_h
 
 
#include "HuffmanMinHeap.h"
#include "HuffmanNode.h"
 
template <class T>
class HuffmanTree {
public:
 HuffmanTree(); // 构造函数
 ~HuffmanTree(); // 析构函数
 void Create(T w[], int n); // 创建哈夫曼树
 void Merge(HuffmanNode<T> *first, HuffmanNode<T> *second, HuffmanNode<T> *parent); // 合并
 void PreOrder(); // 前序遍历Huffman树
private:
 HuffmanNode<T> *root; // 根结点
 void Destroy(HuffmanNode<T> *current); // 销毁哈夫曼树
 void PreOrder(HuffmanNode<T> *current); // 前序遍历Huffman树
};
 
// 构造函数
template <class T>
HuffmanTree<T>::HuffmanTree() {
 root = NULL;
}
 
// 析构函数
template <class T>
HuffmanTree<T>::~HuffmanTree() {
 Destroy(root); // 销毁哈夫曼树
}
 
// 销毁哈夫曼树
template <class T>
void HuffmanTree<T>::Destroy(HuffmanNode<T> *current) {
 if(current != NULL) { // 不为空
  Destroy(current->leftChild); // 递归销毁左子树
  Destroy(current->rightChild); // 递归销毁右子树
  delete current; // 释放空间
  current = NULL;
 }
}
 
// 创建哈夫曼树
template <class T>
void HuffmanTree<T>::Create(T w[], int n) {
 int i;
 MinHeap<T> hp; // 使用最小堆存放森林
 HuffmanNode<T> *first, *second, *parent = NULL;
 HuffmanNode<T>*work = new HuffmanNode<T>();
 
 if(work == NULL) {
  cerr << "存储空间分配失败!" << endl;
  exit(1);
 }
 for(i = 0; i < n; i++) {
  work->weight = w[i];
  work->leftChild = work->rightChild = work->parent = NULL;
  hp.Insert(work); // 插入到最小堆中
 }
 for(i=0; i < n-1; i++) { // 做n-1趟,形成Huffman树
  first = hp.getMin(); // 获取权值最小的树
  second = hp.getMin(); // 获取权值次小的树
  parent = new HuffmanNode<T>();
  if(parent == NULL) {
   cerr << "存储空间分配失败!" << endl;
   exit(1);
  }
  Merge(first, second, parent); // 合并
  hp.Insert(parent); // 重新插入到最小堆中
 }
 root = parent; // 根结点
}
// 合并
template <class T>
void HuffmanTree<T>::Merge(HuffmanNode<T> *first, HuffmanNode<T> *second, HuffmanNode<T> *parent) {
 parent->leftChild = first; // 左子树
 parent->rightChild = second; // 右子树
 parent->weight = first->weight + second->weight; // 父结点权值
 first->parent = second->parent = parent; // 父指针
}
 
// 前序遍历Huffman树
template <class T>
void HuffmanTree<T>::PreOrder() {
 PreOrder(root);
}
 
// 前序遍历Huffman树
template <class T>
void HuffmanTree<T>::PreOrder(HuffmanNode<T> *current) {
 if(current != NULL) {
  cout << current->weight << " "; // 访问当前结点数据
  PreOrder(current->leftChild); // 递归遍历左子树
  PreOrder(current->rightChild); // 递归遍历右子树
 }
}
#endif /* HuffmanTree_h */

4.测试:main.cpp

#include "HuffmanTree.h"
 
int main(int argc, const char * argv[]) {
 int arr[] = {7, 5, 2, 4};
 int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // 数组长度
 HuffmanTree<int> tree; // Huffman树的对象
 
 tree.Create(arr, len); // 创建Huffman树
 tree.PreOrder(); // 前序遍历Huffman树
 return 0;
}

测试结果:

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持脚本之家。

相关文章

  • C++ abs函数实际应用详解

    C++ abs函数实际应用详解

    本文我们来讲C++的abs函数以及实战运用,C++中的abs函数。在C++中使用abs函数要注意存在两种版本,一种是在stdlmb.h中定义的版本,另一个是在cmath头文件中定义的。夷实上在stdlib.h文件是C的函数,而cmath中的是C++版本
    2022-08-08
  • c++ 写注册表方式让程序开机自启动

    c++ 写注册表方式让程序开机自启动

    这篇文章主要介绍了c++ 写注册表方式让程序开机自启动,需要的朋友可以参考下
    2017-09-09
  • C++实现动态烟花效果

    C++实现动态烟花效果

    这篇文章主要介绍了利用C++实现的放烟花程序,用到了EGE图形库,文中的示例代码讲解详细,对我们学习C++有一定帮助,需要的可以参考一下
    2022-01-01
  • 基于C语言实现http下载器

    基于C语言实现http下载器

    做OTA升级功能时,我们能直接拿到的往往只是升级包的链接,需要我们自己去下载,这时候就需要用到http下载器。本文将利用C语言实现简单的http下载器,感兴趣的可以了解一下
    2022-12-12
  • C++中vector容器的常用操作方法实例总结

    C++中vector容器的常用操作方法实例总结

    vector容器一般被用作创建动态数组,动态数组就像Python中的list结构一样,可以比普通数组拥有更丰富操作方法,下面就为大家整理了一些最常用的操作:
    2016-05-05
  • C++中变量的类型与作用域学习教程

    C++中变量的类型与作用域学习教程

    这篇文章主要介绍了C++中变量的类型与作用域,C++是面向对象的编程语言,一定要注意局部变量与全局变量的作用范围,需要的朋友可以参考下
    2016-05-05
  • 简要对比C语言中的setgid()函数和setregid()函数

    简要对比C语言中的setgid()函数和setregid()函数

    这篇文章主要介绍了C语言中的setgid()函数和setregid()函数的简要对比,是C语言入门学习中的基础知识,需要的朋友可以参考下
    2015-08-08
  • 老生常谈C语言链表小结

    老生常谈C语言链表小结

    链表是一种物理存储结构上非连续、非顺序的存储结构,数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的 ,这篇文章主要介绍了C语言链表,需要的朋友可以参考下
    2021-11-11
  • 判断给定的图是不是有向无环图实例代码

    判断给定的图是不是有向无环图实例代码

    判断给定的图是不是是有向无环图,方法是应用拓扑排序,代码如下
    2013-05-05
  • C语言实现一个闪烁的圣诞树

    C语言实现一个闪烁的圣诞树

    本文详细讲解了C语言实现一个闪烁的圣诞树,文中通过示例代码介绍的非常详细。对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下
    2021-12-12

最新评论