Java基礎 哈夫曼編碼

2021-07-24 21:54:49 字數 1082 閱讀 4868

根據哈夫曼樹可以解決報文編碼問題。假設需要對乙個字串如「abcdabcaba」進行編碼,將它轉化為唯一的二進位製碼,但要求轉換出來的二進位製碼長度最小。

假設每個字元在字串中出現的頻率為w ,其編碼長度為l ,編碼字元有n 個,則編碼後二進位製碼額總長度為w1l1 + w1l2 + w3l3 + …… + wnln,這正好符合哈夫曼樹的處理原則,因此可以採用哈夫曼樹的原理構造二進位製碼,並使電文總長最短。

對於「abcdabcaba」字串,總共只有a,b,c,d四個字元,他們出現的次數分別為4,3,2,1次——這相當於他們的權值。於是,將a、b、c、d四個字元出現次數為權值構造哈夫曼樹,得到如下圖11.19所示。

從哈夫曼樹的根節點開始,對左子樹分配**「0」,對右子樹分配**「1」,一直到達葉子節點。然後,將從樹根每條路徑到達葉子節點的**排列起來,,邊得到了每個葉子節點的哈夫曼碼。圖11.20顯示了對a、b、c、d四個字元編碼得到的哈夫曼編碼。

* 				 (	  )							(	 )

* ││ 0 ││ 1

* (a)───┘└───( ) (a)───┘└───( )

* ││ 0 0 ││ 1

* (b)───┘└───( ) (b)───┘└───( )

* ││ 10 0 ││ 1

* (c)───┘└───(d) (c)───┘└───(d)

* 110 111

* 圖11.19 哈夫曼樹 圖11.20 哈夫曼編碼

從上面的介紹可以看出,a 的哈弗曼編碼為0,b 的哈夫曼編碼為 10,c 的哈夫曼編碼為 110,d 的哈夫曼編碼為111。然後將」abcdabcaba」這個字串轉換為對應的二進位制編碼0101101110101100100,長度僅為19.這就是該字串的最短二進位制編碼,也被稱為哈夫曼編碼。

根據上面介紹的規律不難發現,哈夫曼編碼有乙個規律:假設有n個葉子節點需要編碼,最終得到的哈夫曼樹一定有n層,哈夫曼編碼得到的二進位製碼的最大長度為n - 1。

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