Java中的哈夫曼树
package com.ietree.basic.datastructure.tree; import java.util.ArrayDeque;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Queue; /**
* Created by ietree
* 2017/5/1
*/
public class HuffmanTree { public static class Node<E> {
E data;
double weight;
Node leftChild;
Node rightChild; public Node(E data, double weight) {
this.data = data;
this.weight = weight;
} public String toString() {
return "Node[data=" + data + ", weight=" + weight + "]";
}
} public static void main(String[] args) { List<Node> nodes = new ArrayList<Node>();
nodes.add(new Node("A", 40));
nodes.add(new Node("B", 8));
nodes.add(new Node("C", 10));
nodes.add(new Node("D", 30));
nodes.add(new Node("E", 10));
nodes.add(new Node("F", 2)); Node root = HuffmanTree.create(nodes);
System.out.println(breadthFirst(root)); } /**
* 构造哈夫曼树
*
* @param nodes 节点集合
* @return 构造出来的哈夫曼树的根节点
*/
private static Node create(List<Node> nodes) { // 只要nodes数组中还有2个以上的节点
while (nodes.size() > 1) {
quickSort(nodes);
// 获取权值最小的两个节点
Node left = nodes.get(nodes.size() - 1);
Node right = nodes.get(nodes.size() - 2);
// 生成新节点,新节点的权值为两个子节点的权值之和
Node parent = new Node(null, left.weight + right.weight);
// 让新节点作为权值最小的两个节点的父节点
parent.leftChild = left;
parent.rightChild = right;
// 删除权值最小的两个节点
nodes.remove(nodes.size() - 1);
nodes.remove(nodes.size() - 1);
// 将新生成的父节点添加到集合中
nodes.add(parent);
}
// 返回nodes集合中唯一的节点,也就是根节点
return nodes.get(0);
} // 将指定数组的i和j索引处的元素交换
private static void swap(List<Node> nodes, int i, int j) {
Node tmp;
tmp = nodes.get(i);
nodes.set(i, nodes.get(j));
nodes.set(j, tmp);
} // 实现快速排序算法,用于对节点进行排序
private static void subSort(List<Node> nodes, int start, int end) { // 需要排序
if (start < end) {
// 以第一个元素作为分界值
Node base = nodes.get(start);
// i从左边搜索,搜索大于分界值的元素的索引
int i = start;
// j从右边搜索,搜索小于分界值的元素的索引
int j = end - 1;
while (true) {
// 找到大于分界值的元素的索引,或者i已经到了end处
while (i < end && nodes.get(++i).weight >= base.weight) ;
// 找到小于分界值的元素的索引,或者j已经到了start处
while (j > start && nodes.get(--j).weight <= base.weight) ;
if (i < j) {
swap(nodes, i, j);
} else {
break;
}
}
swap(nodes, start, j);
// 递归左子树序列
subSort(nodes, start, j - 1);
// 递归右子树序列
subSort(nodes, j + 1, end);
}
} public static void quickSort(List<Node> nodes) {
subSort(nodes, 0, nodes.size() - 1);
} // 广度优先遍历
public static List<Node> breadthFirst(Node root) { Queue<Node> queue = new ArrayDeque<Node>();
List<Node> list = new ArrayList<Node>();
if (root != null) {
// 将根元素入“队列”
queue.offer(root);
}
while (!queue.isEmpty()) {
// 将该队列的“队尾”的元素添加到List中
list.add(queue.peek());
Node p = queue.poll();
// 如果左子节点不为null,将它加入“队列”
if (p.leftChild != null) {
queue.offer(p.leftChild);
}
// 如果右子节点不为null,将它加入“队列”
if (p.rightChild != null) {
queue.offer(p.rightChild);
}
}
return list; } }
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