java学习9

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哈夫曼树编码

建树过程（以图为例）

step1: 权重1，2，3，4 ；选取权重最小的两个节点1，2 作为左右节点，已建一棵树(也可以看作一个大节点)，

step2: 权重1，2，3，4，3，选取权重最小的两个节点3，3 建树（红色标记已选过）

step3:权重 1，2，3，4，3，6 选取权重最小的两个节点4，6 建树 当节点已经完了，建树完毕

哈夫曼树特点

（1）n个叶子结点的哈夫曼树共有2n-1个结点

（2）每一个字符都对应的是叶子节点。

（3）左右子树交换后仍是哈夫曼树

分析代码过程

1 抽象成员变量 结合上面手动建树过程，抽象哈夫曼树节点的成员变量：节点字符，权重，左右孩子节点，双亲节点。

2 结合文章梳理的思路 以前仅局限于在课本上手动构造哈夫曼树，现在要把他转换为代码，刚开始看还是有难度，但是仔细去读代码，分析，对自己的思维有很大的提升，希望下次自己能不看代码，自己分析写出来。

（1）读文本

给一串文本(文本内容仅只含ASCII码上的)，读文本内容返回字符串内容。需要用到I/O输入输出流

（2）解析文本内容：

获取字符串内容，解析字符串并利用数组来存储，即包括字符存储，字符对应的权重(字符出现的个数)，而要存储这两类值，需要借助了一个辅助数组(长度是ASCII码总个数，因为ASCII码十进制是从0开始的，所以就可以一一对应字符即强转)遍历字符串，将对应的字符出现的个数存储到这个辅助数组下，这样即可以知道有那些字符(索引值)，又可以知道字符的权重(数组本身值)。结合这个数组即可对字符存储和字符对应权重的数组赋值了。（通过代码，在字符存储和字符权重存储两个数组，要一一对应，即字符a存储的数组索引是1，则a对应权重存储的数组索引也需要是1，否则这个顺序乱了，则产生的编码这些会出错。在思考是否可以用Map键值对来实现。）我认为最关键的就是这一步，解析文本内容。如下代码tempCharCounts就是这个辅助数组，如果他的值没有弄好就会导致后面一系列的操作会出现问题。

int[] charCounts; // 每一个字符所对应的权重

//tempCharIndex 字符对应的ASCII码的索引  
//tempCharCounts 记录该字符的权重
 for (int i = 0; i < inputText.length(); i++){
            tempChar = inputText.charAt(i);
            tempCharIndex = (int)tempChar;
 
            System.out.println(" " + tempCharIndex + " ");
 
            tempCharCounts[tempCharIndex]++;
        }

（3）建树： 在解析文本内容后我们得到的以下两个数组是就建树的关键。其中通过循环来找最数组中权重最小的两个结点，自底向上建哈夫曼树。这里借助了boolean类型的tempProcessed数组来标记结点是否已经被选过。循环的开始和结束位置需要留意以下。

char[] alphabet; //解析文本所包含的字符(字符步重复出现)
int[] charCounts; // 每一个字符所对应的权重（数组长度是alphabetLength*2 -1）
HuffmanNode[] nodes; //存储新建的哈夫曼树
 
 
//建树的循环
for (int i = alphabetLength; i < alphabetLength*2 - 1; i++){
}
 

（4）生成哈夫曼编码：建树成功后，要对叶子节点上的每一个字符进行编码（左0右1）来产生编码，并存在一个字符数组中。在生成哈夫曼编码，利用了一个双重循环，外层循环是循环需要编码的字符个数，内层循环是对每一个字符从底向上编码(通过双亲结点向上)，则打印的时候就是以我们正常的从上向下读的编码.

（5）编码：输入字符串，结合生成的哈夫曼编码的字符串数组 拼接成字符串即可

（6）解码：输入编码字符串，在解码的时候 我们就要从根开始去循环字符串编码，遇到0就往左子树走，遇到1就往右子树走，直到遇到的结点左子树为null（根据哈夫曼树的特点，只要左子树为null，不用判断右子树），说明第一个字符的编码走完，又重新回到根节点走下一个字符的编码。