二叉樹 哈夫曼定理與原理

2021-08-14 15:17:18 字數 2482 閱讀 9448

1、從樹中乙個結點到另乙個結點之間的分支構成兩個結點之間的路徑,路徑上的分支數目稱作路徑的長度

2、樹的路徑長度是從樹根到每一結點的路徑長度之和。

3、樹的帶權路徑長度(wpl)是樹中所有葉子結點的帶權路徑長度之和。

4、帶權路徑長度 wpl最小的二叉樹稱作哈夫曼樹。

根據給定的

n 個權值

構成 n

棵二叉樹的集合 f=

,其中每棵二叉樹 ti

中只有乙個帶權為 wi

根結點,其左右子樹均為空。在 f

中選取兩棵根結點的權值最小的樹作為左右子樹構造一棵新的二叉樹,且置新的二叉樹的根結點的權值為其左右子樹上根結點的權值之和。在 f

中刪除這兩棵樹,同時將新得到的二叉樹加入

f 中。

重複 2和 3

步驟,直到

f只含一棵樹為止。這棵樹就是哈夫曼樹。

假設六個字母的頻率(權值)為 a27

,b8,

c15,d

15,e30

,f5 ,合起來正好是100%。

用哈夫曼演算法構造哈夫曼樹的過程如下:

1、先把字母按頻率從小到大的順序排列成乙個有序序列,即:f5

,b8,

c15,d

15,a27

,e30 。

2、取頭兩個最小權值的結點作為乙個新結點 n1

的兩個子結點,

f 為 n1

的左孩子,

b 為 n1

的右孩子,新結點的權值為兩個葉子權值的和 13。

3、將 n1

替換 f 和

b,插入有序序列中,保持從小到大排序。即:n1

13,c15

,d15,

a27,e

30 。

4、重複步驟 2。將 n1

與 c 作為乙個新結點 n2

的兩個子結點。n2

的權值為 28。

5、將 n2

替換 n1

和 c ,插入有序序列中,保持從小到大排序。即:d15

,a27,

n228,

e30。 6、重複步驟 2。將

d 與

a作為乙個新結點 n3

的兩個子結點。n3

的權值為 42。

7、將 n3

替換 d 和

a,插入有序序列中,保持從小到大排序。即:n2

28,e30

,n342

。 8、重複步驟 2。將 n2

與 e 作為乙個新結點 n4

的兩個子結點。n4

的權值為 58。

7、將 n4

替換 n2

和 e ,插入有序序列中,保持從小到大排序。即:n3

42,n4

58。

8、重複步驟 2。將 n3

與 n4

作為乙個新結點 n5

的兩個子結點。n5

的權值為 100。

左圖為構造哈夫曼樹的過程的權值顯示。右圖為將權值左分支改為 0,右分支改為 1 後的哈夫曼樹。

此時,對六個字母用從樹根到葉子所經過路徑的 0 或 1 來編碼,可以得到如下表所示的定義。字母a

bcde

f二進位制字元

011001

10100

111000

而若字母用相應的二進位制資料表示,則如下表所示:字母a

bcde

f二進位制字元

000001

010011

100101

則可以對比一下將文字內容「badcadfeed」編碼後的結果串:

若要設計長短不等的編碼,則必須是任一字元的編碼都不是另乙個字元的編碼的字首,這種編碼稱作字首編碼。

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