Data Structure 之 最優二叉樹

2022-02-07 01:06:48 字數 975 閱讀 9951

給定n個權值作為n的葉子結點,構造一棵二叉樹,若帶權路徑長度達到最小,稱這樣的二叉樹為最優二叉樹,也稱為哈夫曼樹(huffman tree)。哈夫曼樹是帶權路徑長度最短的樹,權值較大的結點離根較近。

最優二叉樹的總結點數為2n - 1

1、路徑和路徑長度

在一棵樹中,從乙個結點往下可以達到的孩子或孫子結點之間的通路,稱為路徑。通路中分支的數目稱為路徑長度。若規定根結點的層數為1,則從根結點到第l層結點的路徑長為l-1。

2、結點的權及帶權路徑長度

若將樹中結點賦給乙個有著某種含義的數值,則這個數值稱為該結點的權。結點的帶權路徑長度為:從根結點到該結點之間的路徑長度與該結點的權的乘積。

3、樹的帶權路徑長度

樹的帶權路徑長度規定為所有葉子結點的帶權路徑長度之和,記為wpl。

構造最優二叉樹的哈夫曼演算法如下:

(1)根據給定的n個權值,構成n棵二叉樹的集合t2,…, tn},其中每棵二叉樹乃中只有乙個帶權為%的根結點,其左右子樹均空。

(2)在f中選取兩棵權值最小的二叉樹作為左、右子樹構造一棵新的二叉樹,置新 構造二叉樹的根結點的權值為其左、右子樹根結點的權值之和。

(3)從f中刪除這兩棵樹,同時將新得到的二叉樹加入到f中。

(4)重複(2)、(3),直到f中只含一棵樹時為止。這棵樹便是最優二叉樹(哈夫曼樹)。

例如給定權值集合根據題中給出的權值集合,構造哈夫曼樹的過程如下圖所示。

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