指针算法：霍夫曼树遍历

Question

我对指针运算感到困惑，我想做一个树遍历函数，但我不太确定指针运算以获取树中的远距离节点。在代码中看到会清晰很多，所以在这里。

node **root = huffman_tree(probabilities); // I can only return that as a double ptr

现在如果我想从我的根节点获取数据：

printf("%lf", (*root)->data);

如果我想要根子节点的数据：

printf("%lf", (*root)->left->data); // or (*root)->right->data

但是如果我想进一步深入搜索，我不知道如何到达那些节点？

printf("%lf", (*root)->left->left->data); // thats not working

此外，对于树遍历，这不起作用：程序崩溃。

node **root = huffman_tree(probabailities);
preorder(*root);

void preorder(node *n){
if(n == NULL) return;
printf("%lf", n->data);
preorder(n->left);
preorder(n->right);

}

对于上面的例子，程序崩溃了。

更新 1：

似乎 huffman_tree() 确实返回了带有损坏节点的树，我一定是错误地为它们分配内存。

函数传入一个概率数组，然后得到如下步骤：

1) 创建具有给定概率的节点（n 个概率 --> n 个新节点）[工作正常]

2) 找到概率最低的两个节点 [工作正常] 3) 创建一个新节点，它是两个最低概率节点的父节点

4) 分配一个新节点的概率等于它的子节点概率之和

5) 从步骤 2) 开始重复，直到只剩下一个无父节点

node **huffman_tree(double *probabs){


int num_of_nodes = NUM_OF_SYMBOLS;
int num = NUM_OF_SYMBOLS;

// 1) create nodes for given probabilities
node *leafs = (node*) malloc(num_of_nodes*sizeof(node));
int i;
for(i=0; i<num_of_nodes; i+=1){
    node *n = (node *) malloc(sizeof(node));
    n->probab = *(probabs + i);
    n->symbol = *(SYMBOLS + i);
    n->left = NULL;
    n->right = NULL;
    *(leafs+i) = *n;
    //free(n);
}

node **root;

while(num_of_nodes > 1){

    // 2) Find the two nodes with lowest probabilities
    node *two_mins =(node *)malloc(2*sizeof(node));
    two_mins = find_two_mins(leafs, num_of_nodes);
    node min_n1 = two_mins[0];
    node min_n2 = two_mins[1];


    // 3) Create a parent node with probability equals to sum of its children probabilities
            // add a parent node to leafs
    node *new_node = (node *) malloc(sizeof(node));
    new_node->probab = min_n1.probab + min_n2.probab;
    new_node->left = &min_n1;
    new_node->right = &min_n2;

    leafs = add_node(leafs, new_node, num);
    num += 1;
    leafs = remove_node(leafs, &min_n1, num);
    num -= 1;
    leafs = remove_node(leafs, &min_n2, num);
    num -= 1;

    num_of_nodes -= 1;

    root = &new_node;
}

return root;

函数 add_node() [似乎工作正常]

node *add_node(node *nodes, node *n, int num){
nodes = realloc(nodes, (num+1)*sizeof(node));
nodes[num] = *n;
return nodes;

函数 remove_node() [似乎工作正常]

node *remove_node(node *nodes, node *n, int num){
int i;
int index = 0;
for(i=0; i<num; i+=1){
    if(nodes_are_equal(nodes[i], *n)) index = i;
}

for(i=index; i<num-1; i+=1){
    nodes[i] = nodes[i+1];
}

nodes = realloc(nodes, (num-1)*sizeof(node));

return nodes;

更新 2

我在 huffman_tree() 函数中改变了一些东西。

函数 find_two_mins() 不再存在，而是被另一个函数 find_min() 的两次调用所取代，该函数一次只找到一个最小节点。此外，该函数获取指向动态分配节点的指针，并在找到最小值后将其返回。

    node *root;

while(num_of_nodes > 1){

    // 2) Find two min nodes
    node *min_n1= (node *)malloc(sizeof(node));
    node*min_n2= (node *)malloc(sizeof(node));

    *min_n1= *find_min(leafs, num, min_n1);
    leafs = remove_node(leafs, min_n1, num);
    num -= 1;

    *min_n2= *find_min(leafs, num, min_n2);
    leafs = remove_node(leafs, min_n2, num);
    num -= 1;

    printf("\nTwo Min Nodes:  %lf\t%lf", min_n1->probab, min_n2->probab);
    printf("\nSum Of All: %lf", s);


    // 3) Create parent node of two min nodes

    node *new_node = (node *) malloc(sizeof(node));
    new_node->probab= min_n1->probab+ min_n2->probab;
    new_node->left = min_n1;
    new_node->right = min_n2;

    leafs = add_node(leafs, new_node, num);
    num += 1;

    free(min_n1);
    free(min_n2);

    num_of_nodes -= 1;

    root = new_node;

    printf("root=%p\n", root);
    printf("*root=%p\n", *root);
}

return root;

这里是 find_min() 函数：

node *find_min(node *nodes, int num, node *min_node){

double min_probab = nodes[0].probab;
*min_node= nodes[0];

int i;
for(i=0; i<num; i+=1){
    if(nodes[i].probab< min_probab){
        min_probab = nodes[i].probab;
        *min_node = nodes[i];
    }
}

return min_node;

问题似乎与此输出有关：

        printf("root=%p\n", root);
    printf("*root=%p\n", *root);

由于它输出“root = 003A17F0”和“*root = 00000000”

此外，我还提供了程序运行方式的屏幕截图，其中可以看到任何点的根值。

Answer 1

(*root)->left->left->data 是访问孙节点的正确方法，只要子节点不为空，并且假设您的节点看起来像这样：

struct node
{
    double data;
    struct node * left;
    struct node * right;
}

没有看到完整的代码，很难确定这里发生了什么。您在预购中的空值检查看起来不错，所以我怀疑您一定是以某种方式破坏了您的一个节点，并在那里获得了一个无效（但非 NULL）的指针。

在空检查后立即放入以下内容应该会使问题更加明显：

printf("processing node %p", n); fflush(stdout);
printf("  left=%p\n", n->left); fflush(stdout);
printf("  right=%p\n", n->right); fflush(stdout);

您正在寻找与其他指针“看起来不一样”的指针，尤其是在它崩溃之前。

问题的最可能原因在于 huffman_tree 本身。我怀疑你有一些东西从堆栈中获取节点的地址，而不是使用 malloc 动态分配它。

根据“答案”中提供的其他信息进行编辑：

您的问题可能出在您的find_two_mins 函数中。以下代码

node *two_mins =(node *)malloc(2*sizeof(node));
two_mins = find_two_mins(leafs, num_of_nodes);
node min_n1 = two_mins[0];
node min_n2 = two_mins[1];

正在（正确地）为节点动态分配内存，但随后您将指向该动态内存的指针扔掉并用find_two_mins的结果替换它。

在我认为的地方周围还有其他一些内存泄漏（尽管它不会导致您的问题）。在初始循环中，

node *n = (node *) malloc(sizeof(node));

这不会被释放。您正在将该结构复制到正确分配的 leafs 数组中，因此只需将其设为 node n;。

除此之外，我还没有详细研究过，所以可能会有更多问题，但请告诉我这对你有什么帮助。