赫夫曼树代码讲解

本文已参与「新人创作礼」活动,一起开启掘金创作之路。

前言：上文讲到赫夫曼树学习的分析，今天带领大家温习并结合代码完成接下来的赫夫曼树学习~

思路分析

数列：{13, 7, 8, 3, 29, 6, 1} 把数列构造成一颗赫夫曼树

步骤

1. 从小到大进行排序, 将每一个数据，每个数据都是一个节点 ， 每个节点可以看成是一颗最简单的二叉树
2. 取出根节点权值最小的两颗二叉树
3. 组成一颗新的二叉树, 该新的二叉树的根节点的权值是前面两颗二叉树根节点权值的和
4. 再将这颗新的二叉树，以根节点的权值大小 再次排序， 不断重复 1-2-3-4 的步骤， 直到数列中，所有的数据都被处理，就得到一颗赫夫曼树

最终得到的赫夫曼树：

package com.huffmantree;
​
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
​
/**
 * @author Kcs 2022/9/12
 */
public class HuffmanTree {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {13, 7, 8, 3, 29, 6, 1};
        Node root = createHuffmanTree(array);
​
        System.out.println("=====================前序遍历=====================");
        preOrder(root);
        System.out.println("=====================中序遍历=====================");
        infixOrder(root);
        System.out.println("=====================后序遍历=====================");
        postOrder(root);
    }
​
    /**
     * 创建赫夫曼树
     * @param array 创建好之后的root结点
     */
    public static Node createHuffmanTree(int[] array) {
        //将Node 放入ArrayList<>
        List<Node> nodes = new ArrayList<Node>();
        //遍历数组
        for (int value : array) {
            //数组元素构成一个Node
            nodes.add(new Node(value));
        }
​
        while (nodes.size() > 1) {
            //排序
            Collections.sort(nodes);
​
            //取出跟结点全职最小的两颗二叉树
            //最小的结点
            Node leftNode = nodes.get(0);
​
            //第二小的结点
            Node rightNode = nodes.get(1);
​
            //大到小排序
            // Node leftNode = nodes.get(nodes.size() - 1);
            // Node rightNode = nodes.get(nodes.size()-2);
​
            //构建一颗父节点的二叉树
            Node parent = new Node(leftNode.value + rightNode.value);
            parent.left = leftNode;
            parent.right = rightNode;
​
            //删除处理郭的二叉树
            nodes.remove(leftNode);
            nodes.remove(rightNode);
​
            //将parent加入到nodes
            nodes.add(parent);
        }
        //返回赫夫曼树的根节点
        return nodes.get(0);
    }
​
    /**
     * 前序遍历方法 输出顺序：中 =》左=》右
     */
    public static void preOrder(Node root) {
        if (root != null) {
            root.preOrder();
        } else {
            System.out.println("该赫夫曼树为空！！！");
        }
    }
​
    /**
     * 中序遍历方法  输出顺序：左=》中 =》右
     */
    public static void infixOrder(Node root) {
        if (root != null) {
            root.infixOrder();
        } else {
            System.out.println("该赫夫曼树为空！！！");
        }
    }
​
    /**
     * 后序遍历方法  输出顺序：左=》右 =》中
     */
    public static void postOrder(Node root) {
        if (root != null) {
            root.postOrder();
        } else {
            System.out.println("该赫夫曼树为空！！！");
        }
    }
​
}
​
/**
 * 结点类
 * 实现Comparable接口 进排序
 */
class Node implements Comparable<Node> {
    /**
     * 节点值
     */
    int value;
    /**
     * 结点的左子节点
     */
    Node left;
    /**
     * 结点的右子节点
     */
    Node right;
​
    public Node(int value) {
        this.value = value;
    }
​
    /**
     * 前序遍历
     */
    public void preOrder() {
        System.out.println(this);
        if (this.left != null) {
            this.left.preOrder();
        }
        if (this.right != null) {
            this.right.preOrder();
        }
    }
​
​
    /**
     * 中序遍历
     */
    public void infixOrder() {
        if (this.left != null) {
            this.left.infixOrder();
        }
        System.out.println(this);
        if (this.right != null) {
            this.right.infixOrder();
        }
    }
​
    /**
     * 后序遍历
     */
    public void postOrder() {
        if (this.left != null) {
            this.left.postOrder();
        }
        if (this.right != null) {
            this.right.postOrder();
        }
        System.out.println(this);
    }
​
    @Override
    public String toString() {
        return "Node{" +
                "value=" + value +
                '}';
    }
​
    @Override
    public int compareTo(Node o) {
        //从小到大排序
        return this.value - o.value;
        //大到小
        // return o.value - this.value;
    }
​
}