【数据结构(邓俊辉)学习笔记】二叉树04——Huffman树

文章目录

  • [0. 概述](#0. 概述)
  • [1. 无前缀冲突编码](#1. 无前缀冲突编码)
  • [2. 编码成本](#2. 编码成本)
  • [3. 带权编码成本](#3. 带权编码成本)
  • [4. 编码算法](#4. 编码算法)
  • [5. 算法实现流程](#5. 算法实现流程)
  • [6. 时间复杂度与改进方案](#6. 时间复杂度与改进方案)

0. 概述

学习Huffman树。

1. 无前缀冲突编码

在加载到信道上之前,信息被转换为二进制形式的过程称作编码(encoding);反之,经信道抵达目标后再由二进制编码恢复原始信息的过程称作解码(decoding)。

编码和解码的任务分别由发送方和接收方分别独立完成,故在开始通讯之前,双方应已经以某种形式,就编码规则达成过共同的约定或协议。

解码策略------前缀无歧义编码PFC(prefix-free code) :按顺序对信息比特流做子串匹配的策略,因此为消除匹配的歧义性,任何两个原始字符所对应的二进制编码串,相互都不得是前缀。

利用二叉编码树方法可解决消息解码歧义问题,可以使通讯双方交换信息,进行沟通。

2. 编码成本

接下来讨论新的问题------如何使编码更有效? 首先来看如何对编码长度做"度量"。

字符x的编码长度|rps(x)|就是其对应叶节点的深度depth(v(x))。

上图都是对四个字符MAIN同一编码表的三种编码方式------左中右。它们的编码长度是不一样的,发送MAIN单词,左边占9bit,中间占8bit,右边占9bit,中间的编码长度相对较优,需要这么较劲吗?会影响到带宽、费用、成本和用户体验。

问题关键点------怎么才能编程最优编码方式呢?

通过观察不难得出,树结构越平衡越好------杜绝树中节点深度差过大(大于等于2)。再接着问,如何让树变的平衡呢?

结论:

  1. 最优二叉编码树必为真二叉树:内部节点的左、右孩子全双。
  2. 最优编码树中,叶节点位置的选取有严格限制------其深度之差不得超过1。

叶子只能出现在倒数两层内------否则,通过节点交换可以。

3. 带权编码成本

以上最优编码树算法的实际应用价值并不大,除非中各字符在文本串中出现的次数相等。因此需面对一个事实------词频差异很大,这种情况下,完全树未必就是最优编码树,如上图,应该从另一角度更为准确地衡量平均编码长度。

总结:让频率更高的字符放在树高处,让频率更低的字符放在树的低处。

4. 编码算法

结论:尽管贪心策略未必总能得到最优解,但非常幸运,如上算法的确能够得到最优编码树之一。

5. 算法实现流程

  • 总体框架
  • 最小超字符
  • 构造编码表

6. 时间复杂度与改进方案


相关推荐
智者知已应修善业1 天前
【输入两个数字,判断两数相乘是否等于各自逆序数相乘】2023-10-24
c语言·c++·经验分享·笔记·算法·1024程序员节
集3041 天前
C++多线程学习笔记
c++·笔记·学习
知南x1 天前
【正点原子STM32MP157 可信任固件TF-A学习篇】(2) STM32MP1 中的 TF-A
stm32·嵌入式硬件·学习·stm32mp157
YJlio1 天前
Active Directory 工具学习笔记(10.0):AdExplorer / AdInsight / AdRestore 导读与场景地图
网络·笔记·学习
子夜江寒1 天前
Python 学习-Day8-执行其他应用程序
python·学习
广东数字化转型1 天前
工作备注笔记
笔记
hefaxiang1 天前
分支循环(下)(二)
c语言·开发语言·数据结构
超高校级的作者1 天前
博客摘录「 CentOS7 Fail2ban安装使用」2024年4月15日
笔记
●VON1 天前
从单机应用到分布式调度:基于 HarmonyOS 构建车-空协同任务引擎
学习·华为·harmonyos·openharmony·开源鸿蒙
万变不离其宗_81 天前
http学习笔记
笔记·学习