哈夫曼编码及其解码
添加注释版本：
/*
cout<<i<<endl<<" 结点 | data | weight | lchild | rchild | parent "<<endl;
for(int i=1;i<=m;++i)
{
cout<<i<<" | "<<HT[i].data<<" | "<<HT[i].weight<<" | "<<HT[i].lchild<<" | "<<HT[i].rchild<<" | "<<HT[i].parent<<endl;
}
*/
#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<string>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#define MAX 0x3f3f3f3f
using namespace std;
typedef struct
{
char data;
int weight;
int parent;
int lchild;
int rchild;
bool tag;
}Huffnode,*HuffmanTree;
typedef struct
{
string *code;//存放字符的编码
char *data;//存放字符
int num;//存放一共有多少字符
}HuffmanCode;
void DisplayHuffmanCode(HuffmanCode &HC,int n)
{
for(int i=0;i<n;++i)
{
cout<<HC.code[i]<<endl;
}
}
void Select(HuffmanTree &HT,int index, int &s1, int &s2)
{
int min1=MAX;
int min2=MAX;
for(int i=1;i<=index;++i)
{
if(HT[i].parent==0&&HT[i].tag)
{
if(HT[i].weight<min1)
{
s1=i;
min1=HT[i].weight;
}
}
}
HT[s1].tag=0;//表明此节点已经被选中过
for(int i=1;i<=index;++i)
{
if(HT[i].parent==0&&HT[i].tag)
{
if(HT[i].weight<min2)
{
s2=i;
min2=HT[i].weight;
}
}
}
HT[s2].tag=0;
}
void CreatHuffmanTree(HuffmanTree &HT,int n)
{
/*n：待编码数有多少*/
if(n<=1)return;
int m=2*n-1; //计算节点个数
HT=new Huffnode[m+1];//0号单元未用，HT[m]表示根结点，从1开始存放数据
//初始化哈夫曼表
for(int i=1;i<=m;++i)
{
HT[i].lchild=0;
HT[i].rchild=0;
HT[i].parent=0;
HT[i].tag=1;
HT[i].data='\0';
}
//依次输入待编码的数据的权重
cout<<"请依次输入每一个字和它的权重："<<endl;
for(int i=1;i<=n;++i)
{
scanf("%c",&HT[i].data);
getchar();
scanf("%d",&HT[i].weight);
getchar();
// cin>>HT[i].data>>HT[i].weight;
}
//构造 Huffman树
int s1,s2;
for(int i=n+1;i<=m;++i)
{
Select(HT,i-1,s1,s2);
//在已经有数据的哈夫曼节点中，选择两个双亲域为0,且权值最小的结点
//并返回它们在HT中的序号s1和s2
HT[s1].parent=i;
HT[s2].parent=i;
//表示从F中删除s1,s2
HT[i].lchild=s1;
HT[i].rchild=s2;
//s1,s2分别作为i的左右孩子
HT[i].weight=HT[s1].weight + HT[s2].weight;
//i 的权值为左右孩子权值之和
}
cout<<" 结点 | data | weight | lchild | rchild | parent "<<endl;
for(int i=1;i<=m;++i)
{
cout<<i<<" | "<<HT[i].data<<" | "<<HT[i].weight<<" | "<<HT[i].lchild<<" | "<<HT[i].rchild<<" | "<<HT[i].parent<<endl;
}
}
//根据创建的哈夫曼树，从叶子到根逆向求每个字符的赫夫曼编码，存储在编码表HC中
void CreatHuffmanCode(HuffmanTree HT, HuffmanCode &HC, int n)
{
/*n：代表编码个数*/
HC.code=new string[n+1]; //分配n个指向字符串的指针
HC.data=new char[n+1];
HC.num=n+1;//从1开始存
for(int i=1; i<=n; ++i)
{ //逐个字符求赫夫曼编码
int c=i; //哈夫曼表的下标
int f=HT[i].parent;
string cd="";
while(f!=0)
{ //从叶子结点开始向上回溯，直到根结点
if (HT[f].lchild==c)
{
cd+="0"; //结点c是f的左孩子，则生成代码0
}
else
{
cd+="1"; //结点c是f的右孩子，则生成代码1
}
c=f; //跟新孩子，找上一代
f=HT[f].parent; //继续向上回溯
}
reverse(cd.begin(),cd.end());
HC.code[i]=cd; //将求得的编码从临时空间cd复制到HC的当前行中
// cout<<cd<<endl;
}
cout<<"当前的哈夫曼编码表为："<<endl;
for(int i=1;i<=n;++i)
{
HC.data[i]=HT[i].data;
cout<<i<<" | "<<HC.data[i]<<" | "<<HC.code[i]<<endl;
}
}
void Encoding(HuffmanCode HC,string str)
{
cout<<"编码结果为："<<endl;
for(int i=0;i<str.length();++i)
{
for(int j=1;j<=HC.num;++j)
{
// cout<<"\nHC.data[j]==str[i]"<<HC.data[j]<<" "<<str[i]<<endl;
if(HC.data[j]==str[i])
{
cout<<HC.code[j];
break;
}
}
}
}
void Decoding(HuffmanCode HC,string str)
{
cout<<"解码结果为："<<endl;
string temp="";
int postion=0;
for(int i=0;i<str.length();)
{
for(int j=1;j<=HC.num;++j)
{
int k=0;
// cout<<"\n当前查找的是："<<HC.code[j];
for(;k<HC.code[j].length();++k)
{
// cout<<" HC.code[j][k]!=str[i] "<<HC.code[j][k]<<","<<str[i+k];
if(HC.code[j][k]!=str[i+k])
{
break;
}
}
// cout<<" k="<<k<<endl;
if(k==HC.code[j].length())
{
i+=HC.code[j].length();
cout<<HC.data[j];
break;
}
}
}
}
int main()
{
HuffmanTree HT;
HuffmanCode HC;
//构造赫夫曼树，输出各字符的赫夫曼编码
cout<<"\n请输入编码的个数："<<endl;
int n=0;
cin>>n;
getchar();
CreatHuffmanTree(HT,n);
CreatHuffmanCode(HT,HC,n);
// 编码：输入字符序列，输出对应的赫码序列。
cout<<"\n请输入要编码的字符："<<endl;
string e_str="";
getline(cin,e_str);
Encoding(HC,e_str);
// cout<<e_str<<endl;
// 译码：输入赫夫曼码序列，输出原始字符代码。
cout<<"\n请输入要解码的字符："<<endl;
string d_str="";
getline(cin,d_str);
Decoding(HC,d_str);
}
未加注释清爽版：
1 #include<iostream>
2 #include<stdio.h>
3 #include<string>
4 #include<cstring>
5 #include<algorithm>
6 #define MAX 0x3f3f3f3f
7 using namespace std;
8
9 typedef struct
10 {
11 char data;
12 int weight;
13 int parent;
14 int lchild;
15 int rchild;
16 bool tag;
17 }Huffnode,*HuffmanTree;
18 typedef struct
19 {
20 string *code;
21 char *data;
22 int num;
23 }HuffmanCode;
24 void DisplayHuffmanCode(HuffmanCode &HC,int n)
25 {
26 for(int i=0;i<n;++i)
27 {
28 cout<<HC.code[i]<<endl;
29 }
30 }
31 void Select(HuffmanTree &HT,int index, int &s1, int &s2)
32 {
33 int min1=MAX;
34 int min2=MAX;
35 for(int i=1;i<=index;++i)
36 {
37 if(HT[i].parent==0&&HT[i].tag)
38 {
39 if(HT[i].weight<min1)
40 {
41 s1=i;
42 min1=HT[i].weight;
43 }
44 }
45 }
46 HT[s1].tag=0;
47 for(int i=1;i<=index;++i)
48 {
49 if(HT[i].parent==0&&HT[i].tag)
50 {
51 if(HT[i].weight<min2)
52 {
53 s2=i;
54 min2=HT[i].weight;
55 }
56 }
57 }
58 HT[s2].tag=0;
59 }
60 void CreatHuffmanTree(HuffmanTree &HT,int n)
61 {
62 if(n<=1)return;
63 int m=2*n-1;
64 HT=new Huffnode[m+1];
65
66 for(int i=1;i<=m;++i)
67 {
68 HT[i].lchild=0;
69 HT[i].rchild=0;
70 HT[i].parent=0;
71 HT[i].tag=1;
72 HT[i].data='\0';
73 }
74 cout<<"请依次输入每一个字和它的权重："<<endl;
75 for(int i=1;i<=n;++i)
76 {
77 scanf("%c",&HT[i].data);
78 getchar();
79 scanf("%d",&HT[i].weight);
80 getchar();
81 }
82
83 int s1,s2;
84 for(int i=n+1;i<=m;++i)
85 {
86 Select(HT,i-1,s1,s2);
87 HT[s1].parent=i;
88 HT[s2].parent=i;
89 HT[i].lchild=s1;
90 HT[i].rchild=s2;
91 HT[i].weight=HT[s1].weight + HT[s2].weight;
92 }
93 }
94 void CreatHuffmanCode(HuffmanTree HT, HuffmanCode &HC, int n)
95 {
96
97 HC.code=new string[n+1];
98 HC.data=new char[n+1];
99 HC.num=n+1;
100
101 for(int i=1; i<=n; ++i)
102 {
103 int c=i;
104 int f=HT[i].parent;
105 string cd="";
106 while(f!=0)
107 {
108 if (HT[f].lchild==c)
109 {
110 cd+="0";
111 }
112 else
113 {
114 cd+="1";
115 }
116 c=f;
117 f=HT[f].parent;
118 }
119 reverse(cd.begin(),cd.end());
120 HC.code[i]=cd;
121 }
122 cout<<"当前的哈夫曼编码表为："<<endl;
123 for(int i=1;i<=n;++i)
124 {
125 HC.data[i]=HT[i].data;
126 cout<<i<<" | "<<HC.data[i]<<" | "<<HC.code[i]<<endl;
127
128 }
129 }
130 void Encoding(HuffmanCode HC,string str)
131 {
132 cout<<"编码结果为："<<endl;
133 for(int i=0;i<str.length();++i)
134 {
135 for(int j=1;j<=HC.num;++j)
136 {
137 if(HC.data[j]==str[i])
138 {
139 cout<<HC.code[j];
140 break;
141 }
142 }
143
144 }
145 }
146 void Decoding(HuffmanCode HC,string str)
147 {
148 cout<<"解码结果为："<<endl;
149 string temp="";
150 int postion=0;
151 for(int i=0;i<str.length();)
152 {
153 for(int j=1;j<=HC.num;++j)
154 {
155 int k=0;
156 for(;k<HC.code[j].length();++k)
157 {
158 if(HC.code[j][k]!=str[i+k])
159 {
160 break;
161 }
162 }
163 if(k==HC.code[j].length())
164 {
165 i+=HC.code[j].length();
166 cout<<HC.data[j];
167 break;
168 }
169 }
170 }
171 }
172 int main()
173 {
174 HuffmanTree HT;
175 HuffmanCode HC;
176 //构造赫夫曼树，输出各字符的赫夫曼编码
177 cout<<"\n请输入编码的个数："<<endl;
178 int n=0;
179 cin>>n;
180 getchar();
181 CreatHuffmanTree(HT,n);
182 CreatHuffmanCode(HT,HC,n);
183 // 编码：输入字符序列，输出对应的赫码序列。
184 cout<<"\n请输入要编码的字符："<<endl;
185 string e_str="";
186 getline(cin,e_str);
187 Encoding(HC,e_str);
188 // 译码：输入赫夫曼码序列，输出原始字符代码。
189 cout<<"\n请输入要解码的字符："<<endl;
190 string d_str="";
191 getline(cin,d_str);
192 Decoding(HC,d_str);
193
194 }
测试样例：
输入：
27
输入：
186
a
64
b
13
c
22
d
32
e
103
f
21
g
15
h
47
i
57
j
1
k
5
l
32
m
20
n
56
o
63
P
15
q
1
r
48
s
51
t
80
u
23
v
8
w
18
x
1
y
16
z
1
输入：
you are bad gay but laolao is not
输入：
1000111001000011111010001001011110000010101011011110000110101000111111000000000111011111011110101001101111010100111101110011111011010011101
输出：
