1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 #include <string.h> 4 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 5 /*定义赫夫曼树结点的结构体变量，存放结点的权值、字符、双亲、坐孩子和右孩子*/ 6 typedef struct{ 7 int weight; 8 char ch; //增加一个域用于存放该节点的字符 9 int parent, lchild, rchild; 10 }HTNode, *HuffmanTree; 11 typedef char **HuffmanCode; //指向赫夫曼编码的指针 12 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 13 /*本程序用到的函数原型*/ 14 void welcome(); //打印操作选择界面 15 void HuffmanCoding(HuffmanTree &, char *, int *, int);//建立赫夫曼树的算法 16 void select(HuffmanTree HT, int j, int *s1, int *s2); //从目前已建好的赫夫曼树中选择parent为0且weight最小的两个结点 17 void Init(); //输入n个字符及其对应的权值，根据权值建立哈夫曼树 18 void Coding(); //编码 19 void Decoding(); //译码 20 void Print_code(); //打印译码好的代码文件 21 void Print_tree(); //以凹凸表形式打印哈夫曼树 22 int Read_tree(HuffmanTree &HT); //从文件中读入赫夫曼树 23 void find(HuffmanTree &HT, char *code, char *text, int i, int m);//译码时根据01字符串寻找相应叶子节点的递归算法 24 void Convert_tree(unsigned char T[100][100], int s, int *i, int j);//将内存中的赫夫曼树转换成凹凸表形式的赫夫曼树 25 HuffmanTree HT; //全局变量，指向存放赫夫曼树的存储空间 26 int n = 0; //全局变量，存放赫夫曼树叶子结点的数目 27 int main() 28 { 29 char select; 30 while (1) 31 { 32 welcome(); 33 scanf("%c", &select); 34 switch (select) 35 { 36 case 'i': 37 case 'I':Init(); break; 38 case 'c': 39 case 'C':Coding(); break; 40 case 'd': 41 case 'D':Decoding(); break; 42 case 'p': 43 case 'P':Print_code(); break; 44 case 't': 45 case 'T':Print_tree(); break; 46 case 'e': 47 case 'E':exit(1); 48 default:printf("Input error! "); 49 } 50 getchar(); 51 } 52 return 0; 53 } 54 void welcome() //打印操作选择界面 55 { 56 printf("*-----------------------------------------------------* "); 57 printf("| What do you want to do? | "); 58 printf("|-----------------------------------------------------| "); 59 printf("| | "); 60 printf("| I--------------------------Init the Huffman tree. | "); 61 printf("| C--------------------------Code your file. | "); 62 printf("| D--------------------------Decode the code. | "); 63 printf("| P--------------------------Print the codefile. | "); 64 printf("| T--------------------------Print the Huffman tree. | "); 65 printf("| | "); 66 printf("*-----------------------------------------------------* "); 67 } 68 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 69 /*初始化函数，输入n个字符及其对应的权值，根据权值建立哈夫曼树，并将其存于文件hfmtree中*/ 70 void Init() 71 { 72 FILE *fp; 73 int i, n, w[52]; //w数组存放n个字符的权值 74 char character[52]; //存放n个字符 75 printf(" 输入字符个数 n:"); 76 scanf("%d", &n); //输入字符集大小 77 printf("输入%d个字符及其对应的权值: ", n); 78 for (i = 0; i < n; i++) 79 { 80 char b = getchar(); 81 scanf("%c", &character[i]); 82 scanf("%d", &w[i]); //输入n个字符和对应的权值 83 } 84 HuffmanCoding(HT, character, w, n); //建立赫夫曼树 85 if ((fp = fopen("hfmtree.txt", "w")) == NULL) 86 printf("Open file hfmtree.txt error! "); 87 for (i = 1; i <= 2 * n - 1; i++) 88 { 89 if (fwrite(&HT[i], sizeof(HTNode), 1, fp) != 1) //将建立的赫夫曼树存入文件hfmtree.txt中 90 printf("File write error! "); 91 } 92 printf(" 建立赫夫曼树成功，已将其存于文件hfmtree.txt中 "); 93 fclose(fp); 94 } 95 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 96 //////建立赫夫曼树的算法/////////////////////////////////////////////////////////// 97 void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT, char *character, int *w, int n) 98 { 99 int m, i, s1, s2; 100 HuffmanTree p; 101 if (n <= 1) return; 102 m = 2 * n - 1; 103 HT = (HuffmanTree) malloc((m + 1)*sizeof(HTNode)); 104 for (p = HT + 1, i = 1; i <= n; ++i, ++p, ++character, ++w) 105 { 106 p->ch = *character; 107 p->weight = *w; 108 p->parent = 0; 109 p->lchild = 0; 110 p->rchild = 0; 111 } 112 for (; i <= m; ++i, ++p) 113 { 114 p->ch = 0; 115 p->weight = 0; 116 p->parent = 0; 117 p->lchild = 0; 118 p->rchild = 0; } 119 for (i = n + 1; i <= m; ++i) 120 { 121 select(HT, i - 1, &s1, &s2); 122 HT[s1].parent = i; 123 HT[s2].parent = i; 124 HT[i].lchild = s1; 125 HT[i].rchild = s2; 126 HT[i].weight = HT[s1].weight + HT[s2].weight; 127 } 128 } 129 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 130 /*从HT[1]到HT[j]中选择parent为0且weight最小的两个结点，用s1和s2返回其序号*/ 131 void select(HuffmanTree HT, int j, int *s1, int *s2) 132 { 133 int i; 134 //找weight最小的结点 135 for (i = 1; i <= j; i++) 136 if (HT[i].parent == 0) 137 { 138 *s1 = i; 139 break; 140 } 141 for (; i <= j; i++) 142 if ((HT[i].parent == 0) && (HT[i].weight < HT[*s1].weight)) 143 *s1 = i; 144 HT[*s1].parent = 1; 145 //找weight次小的结点 146 for (i = 1; i <= j; i++) 147 if (HT[i].parent == 0) 148 { 149 *s2 = i; break; 150 } 151 for (; i <= j; i++) 152 if ((HT[i].parent == 0) && (i != *s1) && (HT[i].weight < HT[*s2].weight)) 153 *s2 = i; 154 } 155 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 156 /*对文件tobetrans中的正文进行编码，然后将结果存入文件codefile中*/ 157 void Coding() 158 { 159 FILE *fp, *fw; 160 int i, f, c, start; 161 char *cd; 162 HuffmanCode HC; 163 if (n == 0) 164 n = Read_tree(HT);//从文件hfmtree.txt中读入赫夫曼树,返回叶子结点数 165 /////以下程序段求赫夫曼树中各叶子节点的字符对应的的编码，并存于HC指向的空间中 166 { 167 HC = (HuffmanCode) malloc((n + 1)*sizeof(char*) ); 168 cd = (char *) malloc(n*sizeof(char) ); 169 cd[n - 1] = ' '; 170 for (i = 1; i <= n; ++i) 171 { 172 start = n - 1; 173 for (c = i, f = HT[i].parent; f != 0; c = f, f = HT[f].parent) 174 if (HT[f].lchild == c) 175 cd[--start] = '0'; 176 else cd[--start] = '1'; 177 HC[i] = (char *) malloc((n - start)*sizeof(char) ); 178 strcpy(HC[i], &cd[start]); 179 } 180 free(cd); 181 } 182 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 183 if ((fp = fopen("tobetrans.txt", "rb")) == NULL) 184 printf("Open file tobetrans.txt error! "); 185 if ((fw = fopen("codefile.txt", "wb+")) == NULL) 186 printf("Open file codefile.txt error! "); 187 char temp; 188 fscanf(fp, "%c", &temp); //从文件读入第一个字符 189 while (!feof(fp)) 190 { 191 for (i = 1; i <= n; i++) 192 if (HT[i].ch == temp) break; //在赫夫曼树中查找字符所在的位置 193 for (int r = 0; HC[i][r] != ' '; r++) //将字符对应的编码存入文件 194 fputc(HC[i][r], fw); 195 fscanf(fp, "%c", &temp); //从文件读入下一个字符 196 } 197 fclose(fw); 198 fclose(fp); 199 printf(" 对文件hfmtree.txt编码成功,结果已存入codefile.txt中。 "); 200 } 201 202 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 203 /*将文件codefile中的代码进行译码，结果存入文件textfile中*/ 204 void Decoding() 205 { 206 FILE *fp, *fw; 207 int m, i; 208 char *code, *text, *p; 209 if (n == 0) 210 n = Read_tree(HT);//从文件hfmtree.txt中读入赫夫曼树,返回叶子结点数 211 if ((fp = fopen("codefile.txt", "rb")) == NULL) 212 printf("Open file codefile.txt error! "); 213 if ((fw = fopen("textfile.txt", "wb+")) == NULL) 214 printf("Open file textfile.txt error! "); 215 code = (char *) malloc(sizeof(char) ); 216 fscanf(fp, "%c", code); //从文件读入一个字符 217 for (i = 1; !feof(fp); i++) 218 { 219 code = (char *) realloc(code, (i + 1)*sizeof(char) ); //增加空间 220 fscanf(fp, "%c", &code[i]); //从文件读入下一个字符 221 } 222 code[i - 1] = ' '; 223 /////////到此codefile.txt文件中的字符已全部读入，存放在code数组中 224 text = (char *) malloc(100 * sizeof(char) ); 225 p = text; 226 m = 2 * n - 1; 227 if (*code == '0') 228 find(HT, code, text, HT[m].lchild, m); //从根节点的左子树去找 229 else 230 find(HT, code, text, HT[m].rchild, m); //从根节点的右子树去找 231 for (i = 0; p[i] != ' '; i++) //把译码好的字符存入文件textfile.txt中 232 fputc(p[i], fw); 233 fclose(fp); 234 fclose(fw); 235 printf(" 对codefile.txt文件译码成功，结果已存入textfile.txt文件。 "); 236 } 237 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 238 /*将文件codefi1e以紧凑格式显示在终端上,每行50个代码。同时将此字符形式的编码文件写入文件codeprint中。*/ 239 void Print_code() 240 { 241 FILE *fp, *fw; 242 char temp; 243 int i; 244 if ((fp = fopen("codefile.txt", "rb")) == NULL) 245 printf("Open file codefile.txt error! "); 246 if ((fw = fopen("codeprint.txt", "wb+")) == NULL) 247 printf("Open file codeprint.txt error! "); 248 printf(" 文件codefi1e以紧凑格式显示如下: "); 249 fscanf(fp, "%c", &temp); //从文件读入一个字符 250 for (i = 1; !feof(fp); i++) 251 { 252 printf("%c", temp); 253 if (i % 50 == 0) printf(" "); 254 fputc(temp, fw); //将该字符存入文件codeprint.txt中 255 fscanf(fp, "%c", &temp); //从文件读入一个字符 256 } 257 printf(" 此字符形式的编码已写入文件codeprint.txt中. "); 258 fclose(fp); 259 fclose(fw); 260 } 261 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 262 /*将已在内存中的哈夫曼树以凹凸表形式显示在屏幕上，同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件treeprint中。*/ 263 void Print_tree() 264 { 265 unsigned char T[100][100]; 266 int i, j, m = 0; 267 FILE *fp; 268 if (n == 0) 269 n = Read_tree(HT);//从文件hfmtree.txt中读入赫夫曼树,返回叶子结点数 270 271 Convert_tree(T, 0, &m, 2 * n - 1); //将内存中的赫夫曼树转换成凹凸表形式的树，存于数组T中 272 if ((fp = fopen("treeprint.txt", "wb+")) == NULL) 273 printf("Open file treeprint.txt error! "); 274 printf(" 以凹凸表形式打印已建好的赫夫曼树： "); 275 for (i = 1; i <= 2 * n - 1; i++) 276 { 277 for (j = 0; T[i][j] != 0; j++) 278 { 279 if (T[i][j] == ' ') { printf(" "); fputc(T[i][j], fp); } 280 else 281 { 282 printf("%d", T[i][j]); fprintf(fp, "%d ", T[i][j]); 283 } 284 } 285 printf(" "); 286 } 287 fclose(fp); 288 printf(" 此字符形式的哈夫曼树已写入文件treeprint.txt中. "); 289 290 } 291 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 292 /*从文件hfmtree.txt中读入赫夫曼树，返回叶子节点数*/ 293 int Read_tree(HuffmanTree &HT) 294 { 295 FILE *fp; 296 int i, n; 297 HT = (HuffmanTree) malloc(sizeof(HTNode)); 298 if ((fp = fopen("hfmtree.txt", "r")) == NULL) 299 printf("Open file hfmtree.txt error! "); 300 for (i = 1; !feof(fp); i++) 301 { 302 HT = (HuffmanTree) realloc(HT, (i + 1)*sizeof(HTNode)); //增加空间 303 fread(&HT[i], sizeof(HTNode), 1, fp); //读入一个节点信息 304 } 305 fclose(fp); 306 n = (i - 1) / 2; 307 return n; 308 } 309 //////////////////////////////////////////////////////////////// 310 /*译码时根据01字符串寻找相应叶子节点的递归算法*/ 311 void find(HuffmanTree &HT, char *code, char *text, int i, int m) 312 { 313 314 if (*code != ' ') //若译码未结束 315 { 316 code++; 317 if (HT[i].lchild == 0 && HT[i].rchild == 0) //若找到叶子节点 318 { 319 *text = HT[i].ch; //将叶子节点的字符存入text中 320 text++; 321 if ((*code == '0')) 322 find(HT, code, text, HT[m].lchild, m); //继续从根节点的左子树找 323 else 324 find(HT, code, text, HT[m].rchild, m); //继续从根节点的右子树找 325 } 326 else //如果不是叶子节点 327 if (*code == '0') 328 find(HT, code, text, HT[i].lchild, m); //从该节点的左子树去找 329 else 330 find(HT, code, text, HT[i].rch 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 ------------------ild, m); //从该节点的右子树去找 353 354 } 355 else 356 *text = ' '; //译码结束 357 } 358 //////////////////////////////////////////////////////////////////////// 359 /*将内存中的赫夫曼树转换成凹凸表形式的赫夫曼树*/ 360 void Convert_tree(unsigned char T[100][100], int s, int *i, int j) 361 { 362 int k, l; 363 l = ++(*i); 364 for (k = 0; k < s; k++) 365 T[l][k] = ' '; 366 T[l][k] = HT[j].weight; 367 if (HT[j].lchild) 368 Convert_tree(T, s + 1, i, HT[j].lchild); 369 if (HT[j].rchild) 370 Convert_tree(T, s + 1, i, HT[j].rchild); 371 T[l][++k] = ' '; 372 }