20182323 哈夫曼编码测试
课程：《程序设计与数据结构》
班级： 1823
姓名： 曹骞
学号： 20182323
实验教师：王志强
实验日期：2019年10月21日
必修/选修： 必修
1.实验内容
设有字符集：S={a,b,c,d,e，f,g,h,i,j,k,l,m,n.o.p.q,r,s,t,u,v,w,x,y,z}。
给定一个包含26个英文字母的文件，统计每个字符出现的概率，根据计算的概率构造一颗哈夫曼树。
并完成对英文文件的编码和解码。
要求：
1.准备一个包含26个英文字母的英文文件（可以不包含标点符号等），统计各个字符的概率
2.构造哈夫曼树
3.对英文文件进行编码，输出一个编码后的文件
4.对编码文件进行解码，输出一个解码后的文件
2.实现过程
哈夫曼树的建立
(1) 8个结点的权值大小如下：
(2). 从19，21，2，3，6，7，10，32中选择两个权小结点。选中2，3。同时算出这两个结点的和5。
(3). 从19，21，6，7，10，32，5中选出两个权小结点。选中
5，6。同时计算出它们的和11。
(4). 从19，21，7，10，32，11中选出两个权小结点。选中7，10。同时计算出它们的和17。（PS：这时选出的两个数字都不是已经构造好的二叉树里面的结点，所以要另外开一棵二叉树；或者说，如果两个数的和正好是下一步的两个最小数的其中的一个，那么这个树直接往上生长就可以了，如果这两个数的和比较大，不是下一步的两个最小数的其中一个，那么就并列生长。）
(5). 从19，21，32，11，17中选出两个权小结点。选中11，17。同时计算出它们的和28。
(6). 从19，21，32，28中选出两个权小结点。选中19，21。同时计算出它们的和40。另起一颗二叉树。
(7). 从32，28， 40中选出两个权小结点。选中28，32。同时计算出它们的和60。
(8). 从 40， 60中选出两个权小结点。选中40，60。同时计算出它们的和100。 好了，此时哈夫曼树已经构建好了。
以下为核心代码：
Node createTree(List<Node> nodes) {
while (nodes.size() > 1) {
quickSort(nodes);
Node left = nodes.get(nodes.size() - 1);
Node right = nodes.get(nodes.size() - 2);
Node parent = new Node(null, left.weight + right.weight);
parent.leftChild = left;
parent.rightChild = right;
nodes.remove(nodes.size() - 1);
nodes.remove(nodes.size() - 1);
nodes.add(parent);
}
return nodes.get(0);
- 以左为0，右为1，给字母编码
public void setCode(Node root) {
if (root.leftChild != null) {
root.leftChild.code = root.code + "0";
setCode(root.leftChild);
}
if (root.rightChild != null) {
root.rightChild.code = root.code + "1";
setCode(root.rightChild);
}
}
public class Node<E> {
E data;
public String code = "";
double weight;
Node leftChild;
Node rightChild;
public Node(E data, double weight) {
super();
this.data = data;
this.weight = weight;
}
}
- 对英文文件进行编码
private String hfmCodeStr = "";
public String toHufmCode(String str,Node root) {
for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
char c = str.charAt(i) ;
search(root, c);
}
return hfmCodeStr;
}
private void search(Node root, char c) {
if (root.leftChild == null && root.rightChild == null) {
if (c == (char)root.data) {
hfmCodeStr += root.code; // 找到字符，将其哈夫曼编码拼接到最终返回二进制字符串的后面
}
}
if (root.leftChild != null) {
search(root.leftChild, c);
}
if (root.rightChild != null) {
search(root.rightChild, c);
}
}
- 对编码文件进行解码
String result="";
boolean target = false;
public String CodeToString(String codeStr,Node root) {
int start = 0;
int end = 1;
while(end <= codeStr.length()){
target = false;
String s = codeStr.substring(start, end);
matchCode(root, s);
if(target){
start = end;
}
end++;
}
return result;
}
private void matchCode(Node root, String code){
if (root.leftChild == null && root.rightChild == null) {
if (code.equals(root.code)) {
result += root.data; // 找到对应的字符，拼接到解码字符穿后
target = true; // 标志置为true
}
}
if (root.leftChild != null) {
matchCode(root.leftChild, code);
}
if (root.rightChild != null) {
matchCode(root.rightChild, code);
}
}
- 最终结果截图
其他（感悟、思考等）
要想进步，就只有吸取教训，成功的经验都是歪曲的，成功了，想怎么说都可以，失败者没有发言权，可是，你可以通过他的事例反思，总结。教训，不仅要从自己身上吸取，还要从别人身上吸取。
——马云