//算法5.11 根据赫夫曼树求赫夫曼编码
#include<iostream>
using namespace std;
typedef struct
{
int weight;
int parent,lchild,rchild;
}HTNode,*HuffmanTree;
typedef char **HuffmanCode;
void Select(HuffmanTree HT,int len,int &s1,int &s2)
{
int i,min1=0x3f3f3f3f,min2=0x3f3f3f3f;//先赋予最大值
for(i=1;i<=len;i++)
{
if(HT[i].weight<min1&&HT[i].parent==0)
{
min1=HT[i].weight;
s1=i;
}
}
int temp=HT[s1].weight;//将原值存放起来，然后先赋予最大值，防止s1被重复选择
HT[s1].weight=0x3f3f3f3f;
for(i=1;i<=len;i++)
{
if(HT[i].weight<min2&&HT[i].parent==0)
{
min2=HT[i].weight;
s2=i;
}
}
HT[s1].weight=temp;//恢复原来的值
}
//用算法5.10构造赫夫曼树
void CreatHuffmanTree(HuffmanTree &HT,int n)
{
//构造赫夫曼树HT
int m,s1,s2,i;
if(n<=1) return;
m=2*n-1;
HT=new HTNode[m+1]; //0号单元未用，所以需要动态分配m+1个单元，HT[m]表示根结点
for(i=1;i<=m;++i) //将1~m号单元中的双亲、左孩子，右孩子的下标都初始化为0
{ HT[i].parent=0; HT[i].lchild=0; HT[i].rchild=0; }
cout<<"请输入叶子结点的权值：\n";
for(i=1;i<=n;++i) //输入前n个单元中叶子结点的权值
cin>>HT[i].weight;
/*――――――――――初始化工作结束，下面开始创建赫夫曼树――――――――――*/
for(i=n+1;i<=m;++i)
{ //通过n-1次的选择、删除、合并来创建赫夫曼树
Select(HT,i-1,s1,s2);
//在HT[k](1≤k≤i-1)中选择两个其双亲域为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;
//得到新结点i，从森林中删除s1，s2，将s1和s2的双亲域由0改为i
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
} //for
}
// CreatHuffmanTree
void CreatHuffmanCode(HuffmanTree HT,HuffmanCode &HC,int n)
{
//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
int i,start,c,f;
HC=new char*[n+1]; //分配n个字符编码的头指针矢量
char *cd=new char[n]; //分配临时存放编码的动态数组空间
cd[n-1]='\0'; //编码结束符
for(i=1;i<=n;++i)
{ //逐个字符求赫夫曼编码
start=n-1; //start开始时指向最后，即编码结束符位置
c=i;
f=HT[i].parent; //f指向结点c的双亲结点
while(f!=0)
{ //从叶子结点开始向上回溯，直到根结点
--start; //回溯一次start向前指一个位置
if(HT[f].lchild==c)
cd[start]='0'; //结点c是f的左孩子，则生成代码0
else
cd[start]='1'; //结点c是f的右孩子，则生成代码1
c=f;
f=HT[f].parent; //继续向上回溯
} //求出第i个字符的编码
HC[i]=new char[n-start]; // 为第i 个字符编码分配空间
strcpy(HC[i], &cd[start]); //将求得的编码从临时空间cd复制到HC的当前行中
}
delete cd; //释放临时空间
} // CreatHuffanCode
void show(HuffmanTree HT,HuffmanCode HC)
{
for(int i=1;i<=sizeof(HC)+1;i++)
cout<<HT[i].weight<<"编码为"<<HC[i]<<endl;
}
void main()
{
HuffmanTree HT;
HuffmanCode HC;
int n;
cout<<"请输入叶子结点的个数：\n";
cin>>n; //输入赫夫曼树的叶子结点个数
CreatHuffmanTree(HT,n);
CreatHuffmanCode(HT,HC,n);
show(HT,HC);
}
