C++實(shí)現(xiàn)哈夫曼樹簡(jiǎn)單創(chuàng)建與遍歷的方法
本文以實(shí)例形式講述了C++實(shí)現(xiàn)哈夫曼樹簡(jiǎn)單創(chuàng)建與遍歷的方法,比較經(jīng)典的C++算法。
本例實(shí)現(xiàn)的功能為:給定n個(gè)帶權(quán)的節(jié)點(diǎn),如何構(gòu)造一棵n個(gè)帶有給定權(quán)值的葉節(jié)點(diǎn)的二叉樹,使其帶全路徑長(zhǎng)度WPL最小。
據(jù)此構(gòu)造出最優(yōu)樹算法如下:
哈夫曼算法:
1. 將n個(gè)權(quán)值分別為w1,w2,w3,....wn-1,wn的節(jié)點(diǎn)按權(quán)值遞增排序,將每個(gè)權(quán)值作為一棵二叉樹。構(gòu)成n棵二叉樹森林F={T1,T2,T3,T4,...Tn},其中每個(gè)二叉樹都只有一個(gè)權(quán)值,其左右字?jǐn)?shù)為空
2. 在森林F中選取根節(jié)點(diǎn)權(quán)值最小二叉樹,作為左右字?jǐn)?shù)構(gòu)成一棵新的二叉樹,并使得新的二叉樹的根節(jié)點(diǎn)為
其左右字?jǐn)?shù)權(quán)值之和,其中葉子都是最初的樹
3. 在森林F中刪除這兩棵樹,同時(shí)將新得到的二叉樹代替這兩個(gè)樹加入到森林F中,因此森林中二叉樹的個(gè)數(shù)比以前少一顆
4. 對(duì)新的森林重復(fù)2和3,知道森林中只有一棵樹位置,這棵樹就是哈夫曼樹.
#include <iostream>
using namespace std;
#define LEAFNUM 10 //葉子節(jié)點(diǎn)數(shù),也就是權(quán)值樹
#define HUFNUM 2*LEAFNUM
#define MAXWEIGHT 999.9
//*********存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)***********
class HufTree;
//***** Node**********
class NODE
{
private:
char Data; //節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)域
double Weight; //節(jié)點(diǎn)的權(quán)值域
int Lchild,Rchild,Parent; //節(jié)點(diǎn)的左孩子右孩子及雙親域
public:
NODE() //構(gòu)造函數(shù)
{
Data = '\0';
Weight = 0;
Lchild = -1;
Rchild = -1;
Parent = -1; //給節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)初始化
}
int Re_L(){return Lchild;}
int Re_R(){return Rchild;}
char Re_Data(){return Data;}
double Re_Weight(){return Weight;}
friend class HufTree; //聲明友元
};//Node
//********HufTree類**********
class HufTree
{
private:
int NodeNum;
NODE HufArry[HUFNUM];
public:
HufTree(){NodeNum = 0;}
void SetHuf(int,double,char); //設(shè)置權(quán)值與數(shù)據(jù)域
void CreatHuf(); //創(chuàng)建哈夫曼樹
void SelectMin(int,int&,int&); //查找哈夫曼樹種兩個(gè)權(quán)值最小的樹
void Find_Root_and_Print(); //查找樹根節(jié)點(diǎn)位置
void PrintHuf(int); //遍歷哈夫曼樹
};//huftree
void HufTree::SetHuf(int i,double wei,char ch)
{
HufArry[i].Data = ch;
HufArry[i].Weight = wei;
}
void HufTree::CreatHuf()
{
cout<<"每次查詢兩個(gè)最小樹的位置:"<<endl;
for(int i = LEAFNUM; i < HUFNUM - 1; i++)
{
int p1 = 0;
int p2 = 0;
SelectMin(i,p1,p2); //找出當(dāng)前樹種權(quán)值最小的兩顆樹
cout<<p1<<" < - > "<<p2<<endl;
HufArry[p1].Parent = i; //設(shè)置兩顆最小樹的雙親
HufArry[p2].Parent = i;
HufArry[i].Lchild = p1; //設(shè)置這棵3節(jié)點(diǎn)的樹的根的權(quán)值以及孩子
HufArry[i].Rchild = p2;
HufArry[i].Weight = HufArry[p1].Weight + HufArry[p2].Weight;
}
cout<<"************************"<<endl;
}
void HufTree::SelectMin(int i,int &p1,int &p2)
{
int least1 = MAXWEIGHT;
int least2 = MAXWEIGHT;
for(int j = 0; j < i; j++)
{
if(HufArry[j].Parent == -1)
{
if(HufArry[j].Weight < least1)
{
least2 = least1;
least1 = HufArry[j].Weight;
p2 = p1;
p1 = j;
}
else
{
if(HufArry[j].Weight < least2)
{
least2 = HufArry[j].Weight;
p2 = j;
}
}
}
}
}
void HufTree::Find_Root_and_Print()
{
int root;
for(int i = 0; i < HUFNUM - 1; i++)
{
if(HufArry[i].Parent == -1)
{
root = i;
break;
}
}
PrintHuf(root);
}
void HufTree::PrintHuf(int position)
{
if(NodeNum == LEAFNUM)
{
return;
}
else
{
if(HufArry[position].Data != '\0') //如果是葉子節(jié)點(diǎn)
{
cout<<"權(quán)值:"<<HufArry[position].Weight<<"<-> 數(shù)據(jù):"<<HufArry[position].Data<<" 此節(jié)點(diǎn)為葉子"<<endl;
NodeNum = NodeNum + 1;
}
else
{
cout<<"權(quán)值:"<<HufArry[position].Weight<<" 此節(jié)點(diǎn)無(wú)數(shù)據(jù)域,不是葉子"<<endl;
PrintHuf(HufArry[position].Lchild);
PrintHuf(HufArry[position].Rchild);
}
}
}
int main()
{
HufTree Tree;
cout<<"請(qǐng)輸入"<<LEAFNUM<<"對(duì)(權(quán)值,數(shù)據(jù)):"<<endl;
double wei;
char ch;
for(int i = 0; i < LEAFNUM; i++)
{
cin>>wei;
cin>>ch;
Tree.SetHuf(i,wei,ch);
}
Tree.CreatHuf(); //創(chuàng)建哈夫曼樹
Tree.Find_Root_and_Print(); //遍歷哈夫曼樹
return 0;
}
測(cè)試結(jié)果:
1 a 2 b 5 c 7 d 4 e 13 f 3 g 6 h 11 i 8 l
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