Java实现哈夫曼树

哈夫曼树是数据结构中的一种数据类型，是最优二叉树，它的定义是给定n个权值作为n个叶子结点，构造一棵二叉树，若树的带权路径长度达到最小，则这棵树被称为哈夫曼树。

要想实现哈夫曼树，首先要了解几个定义：

（1）路径和路径长度

在一棵树中，从一个结点往下可以达到的孩子或孙子结点之间的通路，称为路径。通路中分支的数目称为路径长度。若规定根结点的层数为1，则从根结点到第L层结点的路径长度为L-1。

（2）结点的权及带权路径长度

若将树中结点赋给一个有着某种含义的数值，则这个数值称为该结点的权。结点的带权路径长度为：从根结点到该结点之间的路径长度与该结点的权的乘积。

（3）树的带权路径长度

树的带权路径长度规定为所有叶子结点的带权路径长度之和，记为WPL。

哈夫曼的操作实现：

基本定义：

public class HuffmanNode implements Comparable, Cloneable {
    protected int key;              // 权值
    protected HuffmanNode left;     // 左孩子
    protected HuffmanNode right;    // 右孩子
    protected HuffmanNode parent;   // 父结点

    protected HuffmanNode(int key, HuffmanNode left, HuffmanNode right, HuffmanNode parent) {
        this.key = key;
        this.left = left;
        this.right = right;
        this.parent = parent;
    }

    @Override
    public Object clone() {
        Object obj=null;

        try {
            obj = (HuffmanNode)super.clone();//Object 中的clone()识别出你要复制的是哪一个对象。    
        } catch(CloneNotSupportedException e) {
            System.out.println(e.toString());
        }

        return obj;    
    }

    @Override
    public int compareTo(Object obj) {
        return this.key - ((HuffmanNode)obj).key;
    }
}

具体实现过程：

package huffman;

import java.io.*;
import java.util.*;

public class Huffman {
 private String str;// 最初用于压缩的字符串
 private String newStr = "";// 哈夫曼编码连接成的字符串 
 private Node root;// 哈夫曼二叉树的根节点
 private boolean flag;// 最新的字符是否已经存在的标签
 private ArrayList<String> charList;// 存储不同字符的队列 相同字符存在同一位置
 private ArrayList<Node> NodeList;// 存储节点的队列
 

 public void creatHfmTree(String str) {
  this.str = str;
  charList = new ArrayList<String>();
  NodeList = new ArrayList<Node>();
  // 1.统计字符串中字符以及字符的出现次数
  // 基本思想是将一段无序的字符串如ababccdebed放到charList里，分别为aa,bbb,cc,dd,ee
  // 并且列表中字符串的长度就是对应的权值
  for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
   char ch = str.charAt(i); // 从给定的字符串中取出字符
   flag = true;
   for (int j = 0; j < charList.size(); j++) {
    if (charList.get(j).charAt(0) == ch) {// 如果找到了同一字符
     String s = charList.get(j) + ch;
     charList.set(j, s);
     flag = false;
     break;
    }
   }
   if (flag) {
    charList.add(charList.size(), ch + "");
   }
  }
  // 2.根据第一步的结构，创建节点
  for (int i = 0; i < charList.size(); i++) {
   String data = charList.get(i).charAt(0) + ""; // 获取charList中每段字符串的首个字符
   int count = charList.get(i).length(); // 列表中字符串的长度就是对应的权值
   Node node = new Node(data, count); // 创建节点对象
   NodeList.add(i, node); // 加入到节点队列
  }

  // 3.对节点权值升序排序
  Sort(NodeList);
  while (NodeList.size() > 1) {// 当节点数目大于一时
   // 4.取出权值最小的两个节点，生成一个新的父节点
   // 5.删除权值最小的两个节点，将父节点存放到列表中
   Node left = NodeList.remove(0);
   Node right = NodeList.remove(0);
   int parentWeight = left.count + right.count;// 父节点权值等于子节点权值之和
   Node parent = new Node(parentWeight, left, right);
   NodeList.add(0, parent); // 将父节点置于首位

  }
  // 6.重复第四五步，就是那个while循环
  // 7.将最后的一个节点赋给根节点
  root = NodeList.get(0);
 }

 public void Sort(ArrayList<Node> nodelist) {
  for (int i = 0; i < nodelist.size() - 1; i++) {
   for (int j = i + 1; j < nodelist.size(); j++) {
    Node temp;
    if (nodelist.get(i).count > nodelist.get(j).count) {
     temp = nodelist.get(i);
     nodelist.set(i, nodelist.get(j));
     nodelist.set(j, temp);
    }

   }
  }

 }


 public void output(Node node) {
  if (node.lChild != null) {
   output(node.lChild);
  }
  System.out.print(node.count + " "); // 中序遍历
  if (node.rChild != null) {
   output(node.rChild);
  }
 }

 public void output() {
  output(root);
 }

 public static void main(String[] args) {
  Huffman huff = new Huffman();//创建哈弗曼对象
  huff.creatHfmTree("sdfassvvdfgsfdfsdfs");//构造树
 }

标签：结点,Java,哈夫曼,实现,int,charList,HuffmanNode,NodeList,节点
来源： https://blog.csdn.net/ensemblelearning/article/details/109366137