如何用C语言实现赫夫曼树，详细见下？急啊急啊！！！！请各位大侠帮忙！最好有注释

Question

要求：
1.从终端读入要编码的字符串，对所输入的字符串进行频率统计并建立哈夫曼树。
2.输入每个字符的编码。
3.根据已有的各个字符的编码，输入一段正确的电文，然后对输入的电文进行译码。

Answer 1

#include <stdio.h>
#include <conio.h>

#define MAX_FILE 5000/* 假设的文件最大长度 */
#define MAXLIST 256/* 最大MAP值 */
#define MAX_HOFFMAN_LENGTH 50/* 哈夫曼编码长度 */
char dictionary[MAXLIST][2]={0};/* Hash映射,[][0]为权值,[][1]为字符 */
char fileContent[MAX_FILE];/* 处理的字符串大小 */
int Hoffman[MAXLIST][MAX_HOFFMAN_LENGTH]={2};/* 哈夫曼编码序列 */
char HoffmanList[MAXLIST]={0};/* 哈夫曼编码对应的字符有序序列 */
char HoffFileCode[MAX_FILE]={0};/* 哈夫曼编码字符串序列 */
char HoffFile[MAX_FILE]={0};
/* 编码到假设的文件的哈夫曼压缩格式： 依次存储 原字符串长度(1字节存储:可扩展到2字节)、哈夫曼编码数(1字节)、每个哈夫曼编码的长度序列、每个哈夫曼编码对应的字符序列、编码过的哈夫曼字符串 */

char GetFile[MAX_FILE]={0};/* 解码序列 */

void ShellSort(char pData[MAXLIST][2],int Count)/* Shell排序，用于准备有序化要构造的编码权值构造哈夫曼树做准备 */
{
int step[4]={9,5,3,1};/* 增量序列 */

int iTemp,cTemp;
int k,s,w,i,j;
for(i=0;i<4;i++)
{
k=step[i];
s=-k;
for(j=k;j<Count;j++)
{iTemp=pData[j][0];
cTemp=pData[j][1];
w=j-k;
if(s==0)
{
s=-k;
s++;
pData[s][0]=iTemp;
pData[s][1]=cTemp;
}
while((iTemp<pData[w][0])&&(w>=0)&&(w<=Count))
{
pData[w+k][0]=pData[w][0];/* 权值交换 */
pData[w+k][1]=pData[w][1];/* 字符交换 */
w=w-k;
}
pData[w+k][0]=iTemp;
pData[w+k][1]=cTemp;
}
}
}

struct TNode/* 哈夫曼树结点 */
{
struct TNode* pNode;
struct TNode* lNode;
struct TNode* rNode;
char dictionary;
char weight;

};

void TNode_init(struct TNode*tn,char dic,char wei)
{
tn->pNode=0;
tn->lNode=0;
tn->rNode=0;
tn->dictionary=dic;
tn->weight=wei;
}
struct LNode/* 链表结点,用于存储哈夫曼树结点,进而构造哈夫曼树(保证每一步链表结点包含的哈夫曼结点都是有序的) */
{
struct LNode* prev;
struct LNode* next;
struct TNode* tnode;

};

void LNode_init(struct LNode* ln)
{
ln->prev=ln->next=0;
ln->tnode=0;
}

int len=0;/* 哈夫曼编码数 */
int deep=-1;/* 深度 */
void Preorder(struct TNode * p);/* 前序遍历 */
void byLeft(struct TNode*p)/* 经由左结点 */
{
deep++;
Hoffman[len][deep]=0;
Preorder(p);

Hoffman[len][deep]=2;
deep--;
}
void byRight(struct TNode*p)/* 经由右结点 */
{

deep++;
Hoffman[len][deep]=1;
Preorder(p);

Hoffman[len][deep]=2;
deep--;
}
void Preorder(struct TNode * p)
{

int i;
if(p->lNode!=0)/* 当左子结点非空则遍历 */
{

byLeft(p->lNode);
}
if(p->rNode!=0)/* 当右子结点非空则遍历 */
{
byRight(p->rNode);
}

if((p->lNode==0)&&(p->rNode==0))/* 当左右结点都为空，则增加哈夫曼编码数到另一个记录 */
{

Hoffman[len][deep+1]=2;
i=0;
for(;Hoffman[len][i]!=2;i++)
{
Hoffman[len+1][i]=Hoffman[len][i];
}
Hoffman[len+1][i]=2;

HoffmanList[len]=p->dictionary;

len++;
}

}

char generateOne(int k)/* 产生k个连续1的二进制串,比如111,1111,111111,用于编码进假设的文件 */
{
char c=0;
for(;k!=0;k--)
{
c|=(1<<(k-1));

}
return c;
}

int compareBits(char b1,char b2,char c,int l,int d)/* 判断由 [b1,b2] 组成的16位二进制数以d为起点,是否是长度为l的c二进制串（哈夫曼编码）的前缀 */
{
unsigned char t=(((((0x00ff&b1)<<8)|(0x00ff&b2))>>(8-d))&0x00ff);
return (((t)&((generateOne(l)<<(8-l))&0xff))==((c<<(8-l))&0xff));
}

int main()
{
struct LNode* t,*p;
struct LNode* head;
struct TNode *tempTNode,*k1;
int i=0,j,k;
unsigned short fileLen=0;
int len=0,l,b1,b2,d;
char c;
int code[500],h=0;
int codeLen=0,total=0;
/* 或许假定的文件字符串向量中的字符串 */

printf("please Enter string to be pressed:");
scanf("%s",&fileContent);

/* Hash进dictionary */

for(;fileContent[i]!='\0';i++,fileLen++)
{

++dictionary[fileContent[i]][0];
dictionary[fileContent[i]][1]=fileContent[i];
}

/* 把Hash了的dictionary向前靠拢 */

{

for(i=0;i!=MAXLIST;i++)
{

if(dictionary[i][0]!=0)
{
dictionary[len][0]=dictionary[i][0];
dictionary[len][1]=dictionary[i][1];
len++;
}
}
}
printf("the number of Huffman's codes:%d\n",len);
/* 对dictionary按权值进行排序 */

ShellSort(dictionary,len);

/* 构造链表,链表中放有序dictionary权值的树结点 */
head=(struct LNode*)malloc(sizeof(struct LNode)),p=head;
LNode_init(head);
head->next=(struct LNode*)malloc(sizeof(struct LNode));
LNode_init(head->next);

tempTNode=(struct TNode*)malloc(sizeof(struct LNode));
TNode_init(tempTNode,dictionary[0][1],dictionary[0][0]);
head->tnode=tempTNode;

{
for(i=0;i!=len-1;i++)
{
p->next->prev=p->next;
p=p->next;

p->next=(struct LNode*)malloc(sizeof(struct LNode));
LNode_init(p->next);

tempTNode=(struct TNode*)malloc(sizeof(struct TNode)) ;
TNode_init(tempTNode,dictionary[i+1][1],dictionary[i+1][0]);
p->tnode=tempTNode;
}
}
free(p->next);
p->next=0;

/* 每次最小权值的前面两个链表结点中的树结点组成一个子树,子树有合权值,子数的根按权值排序进链表*/

for(p=head;p->next!=0;)
{

p->tnode->pNode=(struct TNode*)malloc(sizeof(struct TNode)) ;
TNode_init(p->tnode->pNode,'\0',(p->tnode->weight)+(p->next->tnode->weight));

p->next->tnode->pNode=p->tnode->pNode;
p->tnode->pNode->lNode=p->tnode;
p->tnode->pNode->rNode=p->next->tnode;
head=p->next;
free(p);
p=head;
p->tnode=p->tnode->pNode;
for(t=head;t->next!=0;t=t->next)
{
if(t->tnode->weight>t->next->tnode->weight)
{
k1=t->tnode;
t->tnode=t->next->tnode;
t->next->tnode=k1;
}
}

}

/* 前序遍历构造哈夫曼编码 */
Preorder(p->tnode);

{
for(i=0;i!=len;i++)
dictionary[HoffmanList[i]][0]=i;
}
/* 存储字符串的哈夫曼压缩编码串,并且打包文件格式 */

{
for(i=0;i!=fileLen;i++)
{
int j=dictionary[fileContent[i]][0];
for(k=0;Hoffman[j][k]!=2;k++)
{

HoffFileCode[codeLen]|=(Hoffman[j][k]<<(7-total%8));
code[h++]=Hoffman[j][k];

if(((total+1)%8)==0)
{
HoffFile[1+len*3+1+codeLen]=HoffFileCode[codeLen];
codeLen++;
}
total++;
}

}
}
HoffFile[1+len*3+1+codeLen]=HoffFileCode[codeLen];
HoffFile[0]=(fileLen);

/* 解压缩假定的文件HoffFile成为原字符串序列 */
printf("Huffman's code list:\n");
HoffFile[1]=len;

{
for(i=0,j=0;i!=len;i++,j=0)
{

for(;Hoffman[i][j]!=2;j++);

HoffFile[i+2]=j;
HoffFile[i+2+2*len]=HoffmanList[i];

for( k=0;k!=j;k++)
{

printf("%d",Hoffman[i][k]);
HoffFile[i+2+len]|=(Hoffman[i][k]<<(j-1-k));

}
printf(":%d\n",HoffmanList[i]);

}
}

{
for(i=0,j=0;i!=(HoffFile[0]&0xff);i++)
{
for(k=0;k!=HoffFile[1];k++)
{

l=HoffFile[2+k],d=j%8,b1=HoffFile[j/8+2+HoffFile[1]*3],b2=HoffFile[j/8+1+2+HoffFile[1]*3];

c=HoffFile[HoffFile[1]+2+k];

if(compareBits(b1,b2,c,l,d))
{

j+=HoffFile[2+k];

GetFile[i]=HoffFile[2+HoffFile[1]*2+k];

break;

}
}

}
}
{
printf("Huffman code List Pressed :\n");
for(i=0;i!=h;i++)
{
printf("%c",code[i]);
if((i+1)%8==0)
printf(" ");
}
}
printf("\n");

{
printf("Huffman code packaged:\n");
for(i=0;i!=HoffFile[0]+HoffFile[1]*3;i++)
{
printf("%c",HoffFile[i]);
}
printf("\n");
}

printf("The initial len :%d\n",fileLen);
printf("The string len pressed:%d\n",(h)/8+1);
printf("The rate%.2f\%",((h/8.0+1)/fileLen)*100);

{

printf("The number of bytes:%d\n",(HoffFile[0]&0xff));
printf("The string decoded:");
for(i=0;i!=(HoffFile[0]&0xff);i++)
{
printf("%c",GetFile[i]);
}

printf("\n");

}
getch();
return 1;
}

Answer 2

作业自己做。