pta 编程题14 Huffman Codes
其它pta数据结构编程题请参见:pta
题目给出一组字母和每个字母的频数,因为哈夫曼编码不唯一,然后给出几组编码,因为哈夫曼编码不唯一,所以让你判断这些编码是否符合是哈夫曼编码的一种。
解题思路:
1、构造哈夫曼树,并求出总代价COST,即各个字母的频数乘以编码长度的和。
2、对于题目给出的每一组编码,判断是否符合哈夫曼编码,即这组编码是否为前缀码,同时代价cost是否等于计算出的哈夫曼树的代价COST。
判断一组编码是否为前缀码的方法:
将这些编码逐个的添加到哈夫曼树中,对于每一个编码字符串,字符串中的每一个字符也逐个扫描,如果是0则向左构造树,1则向右构造树。如果已扫描到某节点为叶子节点但字符串还未结束,或者字符串已扫描结束但还当前节点非空,那么就不是前缀码。
需要注意的点:
最小堆数组中的元素类型ElementType为HuffmanTree型。
#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
using namespace std; /*----------哈夫曼树定义---------*/
typedef struct HuffmanNode *HuffmanTree;
struct HuffmanNode
{
int weight;
HuffmanTree left, right;
};
/*----------最小堆定义-----------*/
#define minData -1;
typedef HuffmanTree ElementType;
typedef struct HeapNode* minHeap;
struct HeapNode
{
ElementType *data;
int size;
};
/*----------最小堆相关操作--------*/
minHeap buildHeap(int N);
void percDown(minHeap H, int p);
void insert(minHeap H, HuffmanTree x);
HuffmanTree deleteMin(minHeap H);
/*----------哈夫曼树相关操作------*/
HuffmanTree huffman(int N);
HuffmanTree initHuffmanNode(int weight);
bool cmp(HuffmanTree a, HuffmanTree b);
void getLength(HuffmanTree T, int& total, int length);
/*----------其它操作--------------*/
bool valid(int N, int total);
HuffmanTree insertHuffman(HuffmanTree T, string s, int n, bool& judge);
map<string, int> mapp;
/*--------------------------------*/ int main()
{
int N, M, i;
cin >> N;
HuffmanTree T = huffman(N); //构造哈夫曼树
int total = ; //总哈夫曼编码长度
getLength(T, total, );
cin >> M;
for (i = ; i < M; i++)
{
if (valid(N, total)) cout << "Yes" << endl;
else cout << "No" << endl;
}
return ;
} HuffmanTree initHuffmanNode(int weight)
{
HuffmanTree T = new HuffmanNode;
T->weight = weight;
T->left = T->right = NULL;
return T;
} minHeap buildHeap(int N)
{
minHeap H = new HeapNode;
H->data = new ElementType[N + ];
H->size = ;
H->data[] = initHuffmanNode(-);//哨兵 string c;
int i, t;
for (i = ; i <= N; i++)
{
cin >> c >> t;
mapp[c] = t;
H->data[i] = initHuffmanNode(t);
}
H->size = N; /* 调整堆中的元素 */
for (i = H->size / ; i > ; i--)
percDown(H, i);
return H;
} void percDown(minHeap H, int p)
{ /* 下滤:将H中以H->Data[p]为根的子堆调整为最小堆 */
int parent, child;
ElementType X = H->data[p];
for (parent = p; parent * <= H->size; parent = child)
{
child = parent * ;
if (child != H->size && cmp(H->data[child], H->data[child + ]))
child++;
if (!cmp(X, H->data[child])) break;
else
H->data[parent] = H->data[child];
}
H->data[parent] = X;
} void insert(minHeap H, HuffmanTree x)
{
int i;
for (i = ++H->size; cmp(H->data[i / ], x); i /= )
H->data[i] = H->data[i / ];
H->data[i] = x;
} HuffmanTree deleteMin(minHeap H)
{
HuffmanTree minItem = H->data[];
ElementType x = H->data[H->size--];
int parent, child;
for (parent = ; parent * <= H->size; parent = child)
{
child = parent * ;
if (child != H->size && cmp(H->data[child], H->data[child + ]))
child++; //将两个子节点中较小的一个和x比较
if (!cmp(x, H->data[child])) break;
else
H->data[parent] = H->data[child];
}
H->data[parent] = x;
return minItem;
} HuffmanTree huffman(int N)
{
HuffmanTree T;
minHeap H = buildHeap(N); while (H->size > )
{
T = new HuffmanNode;
T->left = deleteMin(H);
T->right = deleteMin(H);
T->weight = T->left->weight + T->right->weight;
insert(H, T);
}
T = deleteMin(H);
return T;
} bool cmp(HuffmanTree a, HuffmanTree b)
{
return a->weight > b->weight;
} void getLength(HuffmanTree T, int& total, int length)
{
if (!T) return;
if (!T->left && !T->right) //叶子节点
total += length * T->weight;
getLength(T->left, total, length + );
getLength(T->right, total, length + );
} bool valid(int N, int total)
{
string c, s;
bool isValid = true;
int i, sum = ;
HuffmanTree T = initHuffmanNode();
for (i = ; i < N; i++)
{
cin >> c >> s;
sum += s.size() * mapp[c];
if (!isValid) continue;
if (s[] == '')
T->left = insertHuffman(T->left, s, , isValid);
else
T->right = insertHuffman(T->right, s, , isValid);
}
if (!isValid || sum != total) return false;
else return true;
} HuffmanTree insertHuffman(HuffmanTree T, string s, int n, bool& judge)
{
if (!T)
T = initHuffmanNode();
else
{ if (n + == s.size()) judge = false;//当前节点非空且为字符串最后一个字符
else if (!T->left && !T->right)//当前节点为叶子节点且字符串还未结束
judge = false;
}
if (n + < s.size())
{
if (s[n + ] == '')
T->left = insertHuffman(T->left, s, n + , judge);
else
T->right = insertHuffman(T->right, s, n + , judge);
}
return T;
}
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