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存储结构ht终结状态

哈夫曼树HT存储结构的终态是经过一系列构造步骤后得到的最终形态,其构建过程包括根据给定权值创建初始二叉树集合、不断选取权值最小的两棵树合并为新树并加入集合,直至集合中仅剩一棵树,该树即为哈夫曼树 HT的存储结构终态。

哈夫曼树(Huffman Tree)是一种带权路径长度最短的二叉树,也称为最优二叉树或最优前缀编码树,在数据压缩和编码领域有广泛应用,下面将详细解释存储结构HT的终结状态:

存储结构HT的终结状态定义

哈夫曼树的存储结构HT通常是一个数组,用于表示构造过程中的节点信息,每个节点包含以下信息:

1、权重:节点的权重,用于选择最小权重的节点进行合并。

2、父节点:指向该节点的父节点。

3、左孩子:指向该节点的左孩子节点。

4、右孩子:指向该节点的右孩子节点。

存储结构ht终结状态

终结状态的特点

当哈夫曼树构造完成时,存储结构HT达到终结状态,具有以下特点:

1、只有一个根节点:在终结状态下,HT中只剩下一个根节点,它是整个哈夫曼树的唯一入口点,这个根节点的左右孩子分别指向最初的两个最小权重节点,这两个节点是合并过程中最后被合并的节点。

2、n个叶子节点:除了根节点外,HT中还有n个叶子节点,每个叶子节点对应一个字符及其权重,这些叶子节点是哈夫曼树的终端节点,不再有孩子节点。

3、满二叉树:在终结状态下,哈夫曼树是一棵满二叉树,即每个节点要么有两个子节点,要么是叶子节点,这是由哈夫曼树的构造过程决定的,每次合并都会产生一个新的内部节点,直到所有字符都被合并到树中。

4、路径长度之和最小:哈夫曼树的一个重要性质是其带权路径长度(WPL)最小,在终结状态下,从根节点到每个叶子节点的路径长度之和达到最小值,这意味着使用哈夫曼树进行编码可以得到最短的编码长度,从而实现数据压缩的目的。

存储结构ht终结状态

举例说明

假设有5个字符a、b、c、d、e,它们的权重分别为5、9、12、13、16,根据这些权重构造哈夫曼树的过程如下:

1、初始化:将每个字符作为一个叶子节点,共5个节点。

2、第一次合并:选择权重最小的两个节点a(5)和b(9)进行合并,得到新节点ab(14),此时HT中有4个节点。

3、第二次合并:选择权重次小的两个节点c(12)和ab(14)进行合并,得到新节点cab(26),此时HT中有3个节点。

4、第三次合并:选择权重次小的两个节点d(13)和cab(26)进行合并,得到新节点dca(39),此时HT中有2个节点。

存储结构ht终结状态

5、第四次合并:最后将剩下的两个节点e(16)和dca(39)合并,得到根节点edca(55),此时HT中只有1个节点,即根节点。

最终得到的哈夫曼树存储结构HT的终结状态如下表所示:

字符 权重 父节点 左孩子 右孩子
e 16 -1 -1 -1
d 13 -1 -1 -1
c 12 -1 -1 -1
b 9 -1 -1 -1
a 5 -1 -1 -1
edca 55 -1 0 1

edca是根节点,它的左右孩子分别是e和dca,dca的左右孩子分别是d和cab,以此类推。