Бакнелл Джулиан М.
Шрифт:
Обработка начинается с известного состояния дерева. Можно было бы определить дерево, отражающее частоту употребления букв английского алфавита или какое либо иное распределение символов, но на практике значительно проще создать идеально сбалансированное дерево. В этом случае каждый узел имеет три "указателя", которые в действительности являются всего лишь индексами других узлов в массиве, и мы определяем его таким же образом, как делали при работе с сортирующим деревом: дочерние узлы узла с индексом n располагаются в позициях 2n + 1 и 2n + 2, а его родительский узел - в позиции (n - 1)/2. Поскольку в действительности узлы не будут перемещаться в массив (мы собираемся манипулировать только индексами), позиции листьев всегда будут известны. Они всегда будут занимать одни и те же позиции в массиве: #0 всегда будет находиться в позиции с индексом 255, #1 - в позиции с индексом 256 и т.д. Код метода, выполняющего инициализацию дерева, показан в листинге 11.18. Этот метод вызывается из конструктора Create.
Листинг 11.18. Метод stInitialize
procedure TSplayTree.stInitialize;
var
i : integer;
begin
{создать полностью сбалансированное дерево; корневой узел будет соответствовать нулевому элементу; родительский узел узла n будет располагаться в позиции (n-1) /2, а его дочерние узлы - в позициях 2n+1 и 2n+2}
FillChar(FTree, sizeof(FTree), 0);
for i := 0 to 254 do
begin
FTree[i].hnLeftInx := (2 * i) + 1;
FTree[i].hnRightInx := (2 * i) + 2;
end;
for i := 1 to 510 do
FTree[i].hnParentInx := (i - 1) div 2;
end;
constructor TSplayTree.Create;
begin
inherited Create;
stInitialize;
end;
При сжатии символа мы находим его узел в дереве. Затем мы выполняем переходы вверх по дереву, сохраняя соответствующие биты в стеке (левой связи соответствует нулевой бит, а правой - единичный). По достижении корневого узла можно вытолкнуть биты из стека. Они определят код символа (в коде, приведенном в листинге 11.19, в качестве стека используется короткая строка).
Затем выполняется скос родительского узла по направлению к корневому узлу. Мы не выполняем скос к корню самого узла символа ввиду того, что требуется сохранить размещение символов в узлах листьев. В противном случае было бы совершенно исключено, чтобы код одного символа становился началом кода следующего. Скос родительского узла повлечет "перетаскивание" вместе с ним и дочернего узла. В результате чаще используемые символы окажутся ближе к верхушке дерева.
Листинг 11.19. Методы EncodeByte и stSplay
procedure TSplayTree.EncodeByte(aBitStream : TtdOutputBitStream;
aValue : byte)/
var
NodeInx : integer;
ParentInx : integer;
RevCodeStr : ShortString;
BitString : TtdBitString;
begin
{начиная с узла aValue, сохранить на каждом шаге (0) бит при перемещении вверх по дереву по левой связи и (1) бит при перемещении по правой связи}
RevCodeStr := 1 ';
NodeInx := aValue + 255;
while (NodeInx <> 0) do
begin
ParentInx := FTree[NodeInx].hnParentInx;
inc(RevCodeStr[0]);
if (FTree[ParentInx].hnLeftInx = NodeInx) then
RevCodeStr[length(RevCodeStr)] := f0' else
RevCodeStr[length(RevCodeStr)] := ' 11;
NodeInx := ParentInx;
end;
{преобразовать строковый код в строку битов}
stConvertCodeStr(RevCodeStr, BitString);
{записать строку битов в поток битов}
aBitStream.WriteBits(BitString);
{выполнить скос узла}
stSplay(aValue + 255);
end;
procedure TSplayTree.stConvertCodeStr(const aRevCodeStr : ShortString;
var aBitString : TtdBitString);
var
ByteNum : integer;
i : integer;
Mask : byte;
Accum : byte;
begin
{подготовиться к выполнению цикла преобразования}
ByteNum := 0;
Mask := 1;
Accum := 0;
{преобразовать порядок следования битов на противоположный}
for i := length (aRevCodeStr) downto 1 do
begin
if (aRevCodeStr[i] = '1') then
Accum := Accum or Mask;
Mask := Mask shl 1;
if (Mask = 0) then begin
aBitString.bsBits[ByteNum] := Accum;
inc(ByteNum);
Mask := 1;
Accum :- 0;
end;
end;
{сохранить биты, расположенные слева от текущего}
if (Mask <> 1) then
aBitString.bsBits [ByteNum] := Accum;
{сохранить двоичный код в массиве кодов}
aBitString.bsCount := length(aRevCodeStr);
end;
procedure TSplayTree.stSplay(aNodeInx : integer);