diff --git a/README.md b/README.md index 136f93a..fd6a06a 100644 --- a/README.md +++ b/README.md @@ -1,5 +1,10 @@ ![📕 GitLogo](doc/logo/book.jpg) + +

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#### Java社区交流群 > 如果您想与小编一同维护或想进入Java社区交流群 > 请添加小编微信: **372787553** (添加备注学习) diff --git a/note/datastructureAlgorithm/book/datastructure/HuffmanTree.md b/note/datastructureAlgorithm/book/datastructure/HuffmanTree.md new file mode 100644 index 0000000..0d87b6f --- /dev/null +++ b/note/datastructureAlgorithm/book/datastructure/HuffmanTree.md @@ -0,0 +1,141 @@ +## 赫夫曼树 + +### 介绍 + +1) 给定 n 个权值作为 n 个叶子结点,构造一棵二叉树,若该树的带权路径长度(wpl)达到最小,称这样的二叉树为最优二叉树,也称为哈夫曼树(Huffman Tree), 还有的书翻译为霍夫曼树。 +2) 赫夫曼树是带权路径长度最短的树,权值较大的结点离根较近 +### 赫夫曼树几个重要概念和举例说明 + +1) 路径和路径长度:在一棵树中,从一个结点往下可以达到的孩子或孙子结点之间的通路,称为路径。通路 +中分支的数目称为路径长度。若规定根结点的层数为 1,则从根结点到第 L 层结点的路径长度为 L-1 +2) 结点的权及带权路径长度:若将树中结点赋给一个有着某种含义的数值,则这个数值称为该结点的权。结点的带权路径长度为:从根结点到该结点之间的路径长度与该结点的权的乘积 +3) 树的带权路径长度:树的带权路径长度规定为所有叶子结点的带权路径长度之和,记为 WPL(weighted path length) ,权值越大的结点离根结点越近的二叉树才是最优二叉树。 +4) WPL 最小的就是赫夫曼树 + +![HeffmanTree01](img/heffman/HeffmanTree01.jpg) + +### 赫夫曼树创建思路图解 + +给你一个数列 {13, 7, 8, 3, 29, 6, 1},要求转成一颗赫夫曼树. + +- 思路分析(示意图): +{13, 7, 8, 3, 29, 6, 1} + +构成赫夫曼树的步骤: +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 +5) 图解: + +![HeffmanTree02](img/heffman/HeffmanTree02.jpg) + +### 代码实现 + +```java +public class HuffManTree { + public static void main(String[] args) { + int[] array = {13, 7, 8, 3, 29, 6, 1 }; + Node huffmanTree = createHuffmanTree(array); + preOrder(huffmanTree); + } + + /** + * 编写一个前序遍历的方法 + * @param root + */ + public static void preOrder(Node root) { + if (root != null) { + root.preOrder(); + } else { + System.out.println("是空树,不能遍历~~"); + } + } + + /** + *

+ * 构建一个赫夫曼树 + *

+ * @version 1.0.0 + * @since 12/31/2020 + * @param array 需要构建的数组 + * @return com.javayh.advanced.datastructure.tree.huffman.Node 构建后的赫夫曼树 + */ + public static Node createHuffmanTree(int[] array) { + // 第一步为了操作方便 + // 1. 遍历 arr 数组 + // 2. 将 arr 的每个元素构成成一个 Node + // 3. 将 Node 放入到 ArrayList 中 + List nodes = new ArrayList(); + for (int value : array) { + nodes.add(new Node(value)); + } + while (nodes.size() > 1) { + //排序 从小到大 + Collections.sort(nodes); + System.out.println("nodes =" + nodes); + //取出根节点权值最小的两颗二叉树 + //(1) 取出权值最小的结点(二叉树) + Node leftNode = nodes.get(0); + //(2) 取出权值第二小的结点(二叉树) + Node rightNode = nodes.get(1); + //(3)构建一颗新的二叉树 + Node parent = new Node(leftNode.getValue() + rightNode.getValue()); + parent.setLeft(leftNode); + parent.setRight(rightNode); + //(4)从 ArrayList 删除处理过的二叉树 + nodes.remove(leftNode); + nodes.remove(rightNode); + //(5)将 parent 加入到 nodes + nodes.add(parent); + } + return nodes.get(0); + + } + +} + +@Getter +@Setter +class Node implements Comparable { + + private int value; + private Node left; + private Node right; + + 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(); + } + } + + @Override + public int compareTo(Node o) { + // 表示从小到大排序 + return this.value - o.value; + } + + @Override + public String toString() { + return "Node{" + + "value=" + value + + '}'; + } + +} +``` + + + diff --git a/note/datastructureAlgorithm/book/datastructure/img/heffman/HeffmanTree01.jpg b/note/datastructureAlgorithm/book/datastructure/img/heffman/HeffmanTree01.jpg new file mode 100644 index 0000000..a5c58c5 Binary files /dev/null and b/note/datastructureAlgorithm/book/datastructure/img/heffman/HeffmanTree01.jpg differ diff --git a/note/datastructureAlgorithm/book/datastructure/img/heffman/HeffmanTree02.jpg b/note/datastructureAlgorithm/book/datastructure/img/heffman/HeffmanTree02.jpg new file mode 100644 index 0000000..1be9ea9 Binary files /dev/null and b/note/datastructureAlgorithm/book/datastructure/img/heffman/HeffmanTree02.jpg differ diff --git a/source-code/src/main/java/com/javayh/advanced/datastructure/tree/huffman/HuffManTree.java b/source-code/src/main/java/com/javayh/advanced/datastructure/tree/huffman/HuffManTree.java new file mode 100644 index 0000000..69fc5cc --- /dev/null +++ b/source-code/src/main/java/com/javayh/advanced/datastructure/tree/huffman/HuffManTree.java @@ -0,0 +1,119 @@ +package com.javayh.advanced.datastructure.tree.huffman; + +import lombok.Getter; +import lombok.Setter; + +import java.util.ArrayList; +import java.util.Collections; +import java.util.List; + +/** + *

+ * 赫夫曼树 + *

+ * + * @author Dylan + * @version 1.0.0 + * @since 2020-12-31 11:50 AM + */ +public class HuffManTree { + public static void main(String[] args) { + int[] array = {13, 7, 8, 3, 29, 6, 1 }; + Node huffmanTree = createHuffmanTree(array); + preOrder(huffmanTree); + } + + /** + * 编写一个前序遍历的方法 + * @param root + */ + public static void preOrder(Node root) { + if (root != null) { + root.preOrder(); + } else { + System.out.println("是空树,不能遍历~~"); + } + } + + /** + *

+ * 构建一个赫夫曼树 + *

+ * @version 1.0.0 + * @since 12/31/2020 + * @param array 需要构建的数组 + * @return com.javayh.advanced.datastructure.tree.huffman.Node 构建后的赫夫曼树 + */ + public static Node createHuffmanTree(int[] array) { + // 第一步为了操作方便 + // 1. 遍历 arr 数组 + // 2. 将 arr 的每个元素构成成一个 Node + // 3. 将 Node 放入到 ArrayList 中 + List nodes = new ArrayList(); + for (int value : array) { + nodes.add(new Node(value)); + } + while (nodes.size() > 1) { + //排序 从小到大 + Collections.sort(nodes); + System.out.println("nodes =" + nodes); + //取出根节点权值最小的两颗二叉树 + //(1) 取出权值最小的结点(二叉树) + Node leftNode = nodes.get(0); + //(2) 取出权值第二小的结点(二叉树) + Node rightNode = nodes.get(1); + //(3)构建一颗新的二叉树 + Node parent = new Node(leftNode.getValue() + rightNode.getValue()); + parent.setLeft(leftNode); + parent.setRight(rightNode); + //(4)从 ArrayList 删除处理过的二叉树 + nodes.remove(leftNode); + nodes.remove(rightNode); + //(5)将 parent 加入到 nodes + nodes.add(parent); + } + return nodes.get(0); + + } + +} + +@Getter +@Setter +class Node implements Comparable { + + private int value; + private Node left; + private Node right; + + 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(); + } + } + + @Override + public int compareTo(Node o) { + // 表示从小到大排序 + return this.value - o.value; + } + + @Override + public String toString() { + return "Node{" + + "value=" + value + + '}'; + } + +}