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//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);

}