#BW221. 哈夫曼编码与WPL值
哈夫曼编码与WPL值
题目描述
给定 个不同的单词及其出现的频次,请你构造一种哈夫曼编码(Huffman Coding)方案。
哈夫曼编码是一种可变长前缀编码,通过构建哈夫曼树实现,使得所有单词的编码长度与其频次的乘积之和(即带权路径长度,WPL)最小。在哈夫曼树中,左分支通常代表 0,右分支通常代表 1。
由于构建哈夫曼树时,对于权值相同的节点合并顺序不同,以及左右子树的分配不同,可能会产生多种满足条件的编码方案。本题只需输出任意一种合法的哈夫曼编码方案即可。输出的单词顺序应与输入顺序保持一致。
最后,还需额外输出一行,表示该哈夫曼编码方案的带权路径长度 WPL(即所有 之和)。该值为理论最小值,与具体编码方案无关。
输入格式
第一行包含一个正整数 ,表示单词的个数。
接下来 行,每行包含一个由小写英文字母组成的非空字符串 和一个正整数 ,分别表示第 个单词及其出现的频次。
输出格式
输出共 行。
前 行:每行输出一个单词及其对应的 01 编码,中间以一个空格隔开,顺序与输入顺序一致。
第 行:输出一个整数,表示该编码方案的带权路径长度 WPL。
输入输出样例
4
a 1
b 2
c 3
d 4
a 110
b 111
c 10
d 0
19
6
algorithm 10
complexity 5
structure 2
optimization 23
graph 7
tree 15
algorithm 00
complexity 0111
structure 0110
optimization 11
graph 010
tree 10
145
说明/提示
样例 1 解释
对于第一组数据,一种构建过程如下:
- 取出频次最小的
a()和b(),合并为一个新节点,权值为 。 - 当前权值集合为 (第一个 为新节点,第二个 为
c)。 - 取出最小的
c()和新节点(),合并为一个新节点,权值为 。 - 当前权值集合为 。
- 取出
d()和新节点(),合并为根节点,权值为 。
假设每次合并时,权值较小的节点作为左子树(标记为 0),权值较大的节点作为右子树(标记为 1);若权值相同,则任意分配。对于上述构建的一种可能树结构:
d位于根节点的左侧(编码0)。c位于根节点 → 右节点 → 左节点(编码10)。a位于根节点 → 右节点 → 右节点 → 左节点(编码110)。b位于根节点 → 右节点 → 右节点 → 右节点(编码111)。
带权路径长度: $\text{WPL} = 4\times 1 + 3\times 2 + 1\times 3 + 2\times 3 = 19$ 这是理论最小值。其他满足 WPL 最小的编码方案也被视为正确答案。
数据范围
对于 的数据,满足:
- 字符串 的长度不超过
- 所有字符串 互不相同
注意:WPL 可能超过 32 位整数范围,请使用 64 位整数(如 C++ 的 long long)进行存储和计算。
