哈夫曼树(二) C++详解

哈夫曼树的介绍

Huffman Tree,中文名是哈夫曼树或霍夫曼树,它是最优二叉树。

定义:给定n个权值作为n个叶子结点,构造一棵二叉树,若树的带权路径长度达到最小,则这棵树被称为哈夫曼树。这个定义里面涉及到了几个陌生的概念,下面就是一颗哈夫曼树,我们来看图解答。

(01) 路径和路径长度

定义:在一棵树中,从一个结点往下可以达到的孩子或孙子结点之间的通路,称为路径。通路中分支的数目称为路径长度。若规定根结点的层数为1,则从根结点到第L层结点的路径长度为L-1。
例子:100和80的路径长度是1,50和30的路径长度是2,20和10的路径长度是3。

(02) 结点的权及带权路径长度

定义:若将树中结点赋给一个有着某种含义的数值,则这个数值称为该结点的权。结点的带权路径长度为:从根结点到该结点之间的路径长度与该结点的权的乘积。
例子:节点20的路径长度是3,它的带权路径长度= 路径长度 * 权 = 3 * 20 = 60。

(03) 树的带权路径长度

定义:树的带权路径长度规定为所有叶子结点的带权路径长度之和,记为WPL。
例子:示例中,树的WPL= 1*100 + 2*80 + 3*20 + 3*10 = 100 + 160 + 60 + 30 = 350。

比较下面两棵树

上面的两棵树都是以{10, 20, 50, 100}为叶子节点的树。

左边的树WPL=2*10 + 2*20 + 2*50 + 2*100 = 360
右边的树WPL=350

左边的树WPL > 右边的树的WPL。你也可以计算除上面两种示例之外的情况,但实际上右边的树就是{10,20,50,100}对应的哈夫曼树。至此,应该堆哈夫曼树的概念有了一定的了解了,下面看看如何去构造一棵哈夫曼树。

哈夫曼树的图文解析

假设有n个权值,则构造出的哈夫曼树有n个叶子结点。 n个权值分别设为 w1、w2、…、wn,哈夫曼树的构造规则为:

1. 将w1、w2、…,wn看成是有n 棵树的森林(每棵树仅有一个结点);
2. 在森林中选出根结点的权值最小的两棵树进行合并,作为一棵新树的左、右子树,且新树的根结点权值为其左、右子树根结点权值之和;
3. 从森林中删除选取的两棵树,并将新树加入森林;
4. 重复(02)、(03)步,直到森林中只剩一棵树为止,该树即为所求得的哈夫曼树。

以{5,6,7,8,15}为例,来构造一棵哈夫曼树。

第1步:创建森林,森林包括5棵树,这5棵树的权值分别是5,6,7,8,15。
第2步:在森林中,选择根节点权值最小的两棵树(5和6)来进行合并,将它们作为一颗新树的左右孩子(谁左谁右无关紧要,这里,我们选择较小的作为左孩子),并且新树的权值是左右孩子的权值之和。即,新树的权值是11。 然后,将"树5"和"树6"从森林中删除,并将新的树(树11)添加到森林中。
第3步:在森林中,选择根节点权值最小的两棵树(7和8)来进行合并。得到的新树的权值是15。  然后,将"树7"和"树8"从森林中删除,并将新的树(树15)添加到森林中。
第4步:在森林中,选择根节点权值最小的两棵树(11和15)来进行合并。得到的新树的权值是26。  然后,将"树11"和"树15"从森林中删除,并将新的树(树26)添加到森林中。
第5步:在森林中,选择根节点权值最小的两棵树(15和26)来进行合并。得到的新树的权值是41。 然后,将"树15"和"树26"从森林中删除,并将新的树(树41)添加到森林中。
此时,森林中只有一棵树(树41)。这棵树就是我们需要的哈夫曼树!

更多精彩内容:http://www.bianceng.cnhttp://www.bianceng.cn/Programming/sjjg/

时间: 2024-12-29 16:00:39

哈夫曼树(二) C++详解的相关文章

哈夫曼树(三) Java详解

哈夫曼树的介绍 Huffman Tree,中文名是哈夫曼树或霍夫曼树,它是最优二叉树. 定义:给定n个权值作为n个叶子结点,构造一棵二叉树,若树的带权路径长度达到最小,则这棵树被称为哈夫曼树.这个定义里面涉及到了几个陌生的概念,下面就是一颗哈夫曼树,我们来看图解答. (01) 路径和路径长度 定义:在一棵树中,从一个结点往下可以达到的孩子或孙子结点之间的通路,称为路径.通路中分支的数目称为路径长度.若规定根结点的层数为1,则从根结点到第L层结点的路径长度为L-1. 例子:100和80的路径长度是

哈夫曼树(一) C语言详解

哈夫曼树的介绍 Huffman Tree,中文名是哈夫曼树或霍夫曼树,它是最优二叉树. 定义:给定n个权值作为n个叶子结点,构造一棵二叉树,若树的带权路径长度达到最小,则这棵树被称为哈夫曼树.这个定义里面涉及到了几个陌生的概念,下面就是一颗哈夫曼树,我们来看图解答. (01) 路径和路径长度 定义:在一棵树中,从一个结点往下可以达到的孩子或孙子结点之间的通路,称为路径.通路中分支的数目称为路径长度.若规定根结点的层数为1,则从根结点到第L层结点的路径长度为L-1. 例子:100和80的路径长度是

数据结构——赫夫曼树

1 基本概念 赫夫曼树(Huffman Tree)又称为最优树,是一类带权路径长度最短的树.本文仅讨论最优二叉树. 树的路径长度是指从树根到树中其余各个结点的路径长度之和.对具有n个结点的二叉树而言,完全二叉树具有最短的树的路径长度. 若在二叉树中,树叶结点带有权值,则有:结点的带权路径长度定义为从树根到该结点之间的路径长度与该结点上所带权值之积. 若树中有n个树叶结点,且每个树叶结点均带有权值,则有:树的带权路径长度定义为树中所有树叶结点的带权路径长度之和,可记为: 有时,也将树的路径长度称为

算法速成(十三)树操作之赫夫曼树

今天说下最后一种树,大家可否知道,文件压缩程序里面的核心结构,核心算法是什么?或许你知 道,他就运用了赫夫曼树. 听说赫夫曼胜过了他的导师,被认为"青出于蓝而胜于蓝",这句 话也是我比较欣赏的,嘻嘻. 一  概念 了解"赫夫曼树"之前,几个必须要知道 的专业名词可要熟练记住啊. 1: 结点的权    "权"就相当于"重要度" ,我们形象的用一个具体的数字来表示,然后通过数字的大小来决定谁重要,谁不重要. 2: 路径 树中从&q

编码-霍夫曼树程序,输入字符串统计字符出现次数并译码。请问如何改成从文件读入字符串?

问题描述 霍夫曼树程序,输入字符串统计字符出现次数并译码.请问如何改成从文件读入字符串? //生成HuffmanCode文件的两个函数void HuffmanEncoding(HuffmanTree HTHuffmanCode HC){//根据HuffmanTreeHT求HuffmanCode表HC int cpi; char cd[n]; int start; cd[num] = ''; for(i = 1;i <= num;i++){ start = num; c = i; while((p

数据-赫夫曼树的生成,完成赫夫曼编码的输出

问题描述 赫夫曼树的生成,完成赫夫曼编码的输出 实现赫夫曼树的生成,完成赫夫曼编码的输出: 要求 利用动态分配数组存储赫夫曼树,设计一组输入数据(要求为二元组,分别为字符集与每个字符出现的频率),能够对其进行如下操作: 1)对输入的数据构造成一棵Huffman 树. 2)根据生成的Huffman 树进行Huffman 编码,实现对输入数据的Huffman 编码输出. 我承认这是一个作业贴,但确实没时间做了 才来找人帮忙的

c语言-关于科夫曼树的一个小问题

问题描述 关于科夫曼树的一个小问题 在看到最优二叉树的时候有关于树的路径有这个个定义:树的路径长度是从树根到树中每一结点的路径长度之和.在结点数目相同的二叉树中,完全二叉树的路径长度最短. 这里我一直不理解,如下图,一个是完全二叉树,一个是普通的二叉树.可是他们的路径长度不是完全一样吗? 另外,还有一个问题,就是在生成科夫曼树的时候,假如在取2个最小权值的时候,发现此时有3数在范围内,即一个刚刚生成的权值和一个处在森林里的只有根结点的权值相等,同为次小的数.此时应如何取舍,为什么? 解决方案 最

编码-哈夫曼树,请问大神们,下面的译码部分怎么没有输出?请大神们帮我修改下~~~(最好再加个能有个文件输出)

问题描述 哈夫曼树,请问大神们,下面的译码部分怎么没有输出?请大神们帮我修改下~~~(最好再加个能有个文件输出) #include #include #include #define maxsize 100 #define max 100 typedef struct { char data; int weight; int parent; int lchild; int rchild; }huffnode; typedef struct { char cd[max]; int start; }

编码-赫夫曼树出错 ,编译没错 不知道哪里错了运行不了

问题描述 赫夫曼树出错 ,编译没错 不知道哪里错了运行不了 编译没有错误,运行失败 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #include <string.h> #define STACK_INIT_SIZE 100//存储空间初始分配量 没分号";" #define STACKINCREMENT 10 //存储空间分配增量 #define TRUE 1 #def