#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
int m,s1,s2;
typedef struct{
 unsigned int weight;
 unsigned int parent,lchild,rchild;
 }HTNode,*HuffmanTree;//動態分配陣列儲存哈夫曼樹
 typedef char *HuffmanCode;//動態分配陣列儲存哈夫曼編碼表
 void Select(HuffmanTree HT,int n){
  int i,j;
  for(i=1;i<=n;i++)
   if(!HT[i].parent)
   {
       s1=i;
       break;
    }
   for(j=i+1;j<=n;j++)
    if(!HT[j].parent)
    {
      s2=j;
      break;
    }
   for(i=1;i<=n;i++)
   if((HT[s1].weight>HT[i].weight)&&(!HT[i].parent)&&(s2!=i))
    s1=i;
    if((HT[s2].weight>HT[j].weight)&&(!HT[j].parent)&&(s1!=j))
    s2=j;
 }
 //w存放n個字元的權值（均大於0），構造哈夫曼樹HT,
 //並求出n個字元的哈夫曼編碼HC
 void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode HC[],int *w,int n)
  {
      int i,j;
      char *cd;
      int p;
      int cdlen;
      if(n<=1)
      return;
      m=2*n-1;
      HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));//0號單元未使用
      for(i=1;i<=n;i++)//初始化
      {
          HT[i].weight=w[i-1];
          HT[i].parent=0;
          HT[i].lchild=0;
          HT[i].rchild=0;
      }
      for(i=n+1;i<=m;i++)//初始化
      {
          HT[i].weight=0;
          HT[i].parent=0;
          HT[i].lchild=0;
          HT[i].rchild=0;
      }
      puts("\n哈夫曼樹的構造過程如下圖所示：");
      printf("HT初態:\n 結點 weight parent lchild rchild");
      for(i=1;i<=m;i++)
       printf("\n%4d%8d%8d%8d%8d",i,HT[i].weight,
              HT[i].parent,HT[i].lchild,HT[i].rchild);
              printf("按任意鍵,繼續......");
              getchar();
              for(i=n+1;i<=m;i++)
              {
                  //建哈夫曼樹
                  //在HT[1..i-1]中選擇parent為0且weight最小的兩個節點
                  //其序號分別為s1和s2
                  Select(HT,i-1);
                  HT[s1].parent=i;
                  HT[s2].parent=i;
                  HT[i].lchild=s1;
                  HT[i].rchild=s2;
                  HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight;
                  printf("\nselect: s1=%d s2=%d\n",s1,s2);
                  printf("結點 weight parent lchild rchild");
                  for(j=1;j<=i;j++)
                  printf("\n%4d%8d%8d%8d%8d",j,HT[j].weight,
                         HT[j].parent,HT[j].lchild,HT[j].rchild);
                  printf("按任意鍵，繼續......");
                  getchar();
              }
                  //遞迴遍歷哈夫曼樹，求哈夫曼編碼
                  cd=(char *)malloc(n*sizeof(char));//分配求編碼的工作空間
                  p=m;
                  cdlen=0;
                  for(i=1;i<=m;i++)//遍歷哈夫曼樹時用作結點狀態標誌
                  HT[i].weight=0;
                   while(p)
                   {
                       if(HT[p].weight==0)//向左
                       {
                           HT[p].weight=1;
                           if(HT[p].lchild!=0)
                           {
                               p=HT[p].lchild;
                               cd[cdlen++]='0';
                           }
                           else
                             if(HT[p].rchild==0)//登記葉子結點的字元編碼
                             {
                                 HC[p]=(char *)malloc((cdlen+1)*sizeof(char));
                                 cd[cdlen]='\0';
                                 strcpy(HC[p],cd);//複製編碼串
                             }
                       }
                       else
                         if(HT[p].weight==1)//向右
                         {
                             HT[p].weight=2;
                             if(HT[p].rchild!=0)
                             {
                                 p=HT[p].rchild;
                                 cd[cdlen++]='1';
                             }
                         }
                         else
                         {
                             //HT[P].weight==2,退回父節點，編碼長度減1
                             HT[p].weight=0;
                             p=HT[p].parent;
                             --cdlen;
                         }
                   }
                }//HuffmanCoding


       int main()
       {
       HuffmanTree HT;HuffmanCode *HC;int *w,n,i;
       puts("輸入結點數：");
       scanf("%d",&n);
       HC=(HuffmanCode *)malloc(n*sizeof(HuffmanCode));
       w=(int *)malloc(n*sizeof(int));
       printf("輸入%d個結點的權值\n",n);
       for(i=0;i<n;i++)
         scanf("%d",&w[i]);
         HuffmanCoding(HT,HC,w,n);
         puts("\n每個結點的哈夫曼編碼：");
         for(i=1;i<=n;i++)
           printf("%2d(%4d):%s\n",i,w[i-1],HC[i]);
           getchar();}