• 哈夫曼编码


    压缩软件:

    给定一篇文章,只含有英文大小写字母和空格,以.txt格式存储,统计该文件中各种字符的频率,对各字符进行Huffman编码,将该文件翻译成Huffman编码文件,再将Huffman编码文件翻译成源文件。

     

    创建结构体数组,数组的每个元素存有字符,频率,父节点下边,左右孩子的下标。假设有n个结点,先统计每个字符出现的频率当做权值,找出两个权值最小的下标,权值的和作为新的下标存在结构体数组中,遍历n-1次,得到哈夫曼树。从叶结点出发,一直找父节点,直至父节点为根(即par = 0),左边为0,右边为1,得到哈夫曼编码;解码 时按位读取,有映射关系直接输出,否则继续向后读取。

    #include <bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    map<char, int>M;
    map<char, string>M1;
    const int N = 500;
    char s[N];
    struct node
    {
        int weight, par, l, r;
        char c;
    };
    
    //找两个最小权的下标min1, min2
    void select(node *Htree, int m, int &min1, int &min2)
    {
        min1 = min2 = 0;
        Htree[0].weight = 1e9;
        for(int i = 1; i <= m; i++)
        {
            if(!Htree[i].par && Htree[i].weight < Htree[min1].weight)
                min1 = i;
        }
        Htree[min1].par = -1;
        for(int i = 1; i <= m; i++)
        {
            if(!Htree[i].par && Htree[i].weight < Htree[min2].weight)
                min2 = i;
        }
    }
    
    //创建哈夫曼树
    void H_tree(node *Htree, int n)
    {
        int min1 = 0, min2 = 0;
        int now = n+1, m = n;//now是新节点的下标,m是寻找的上限
        for(int i = 1; i < n; i++)
        {
            select(Htree, m, min1, min2);//在[1,m]中找两个最小权的下标组成now
            Htree[now].weight = Htree[min1].weight + Htree[min2].weight;
            Htree[now].l = min1, Htree[now].r = min2;
            Htree[min1].par = now, Htree[min2].par = now;
            now++;
            m++;
        }
    }
    
    //打印树
    //void print(node *t,int next)
    //{
    //    printf("%d
    ",t[next].weight);
    //    if(t[next].l)
    //        print(t, t[next].l);
    //    if(t[next].r)
    //        print(t, t[next].r);
    //}
    
    //进行哈夫曼编码
    void encode(node *Htree, int n, int len)
    {
        char temp[N];//临时存放某个叶子节点的哈夫曼编码
        int now = N-1;
        //逆序推出哈夫曼编码,左边为0,右边为1
        temp[now] = '';
        puts("编码规则为:");
        for(int i = 1; i <= n; i++)
        {
            now = N-1;
            for(int j = i; Htree[j].par != 0; j = Htree[j].par)
            {
                int p = Htree[j].par;
                if(Htree[p].l == j) temp[--now] = '0';
                else temp[--now] = '1';
            }
            printf("%c : %s
    ", Htree[i].c, temp+now);
            string temp1(temp+now);
            M1[Htree[i].c] = temp1;
        }
        puts("源码 -> 哈夫曼 见2.txt !");
        //将源代码转化成哈夫曼代码保存文件
        ofstream savefile("2.txt");
        for(int i = 0; i < len; i++)
            savefile << M1[s[i]];
        savefile.close();
    }
    //进行哈夫曼解码
    void decode(node *Htree)
    {
        puts("哈夫曼 -> 源码 见3.txt !");
        FILE *fp1, *fp2;
        fp1 = fopen("2.txt", "r");
        fscanf(fp1, "%[^
    ]", s);
        fp2 = fopen("3.txt", "w");
        int len = strlen(s), c = 0;
        char str[N];
        for(int i = 0; i < len; i++)
        {
            str[c++] = s[i];
            str[c] = '';
            for(map<char, string>::iterator it = M1.begin(); it != M1.end(); it++)
            {
                if(it->second == str)
                {
                    fprintf(fp2, "%c", it->first);
                    c = 0;
                }
            }
        }
    }
    
    int main()
    {
        ///请先在程序路径中创建1.txt!!!
        FILE *fp = NULL;
        int len = 0;
        char c;
        fp = fopen("1.txt", "r");
        if(!fp)
        {
            puts("请先在源目录创建1.txt!");
            return 0;
        }
        while((c = fgetc(fp)) != EOF)
            s[len++] = c;
        fclose(fp);
        node *Htree;
        Htree = (node*)malloc((2*len)*sizeof(node));//Htree从0-2*len-1
        for(int i = 0; i < len; i++)
            M[s[i]]++;              //统计每个字符的频率
        int n = 0;
        //n个叶子的哈夫曼树共有2*n-1个节点
        for(int i = 0; i < len; i++)
        {
            if(M[s[i]] != 0)
            {
                Htree[++n].weight = M[s[i]];
                M[s[i]] = 0;        //频率置0防止重复计数
                Htree[n].par = Htree[n].l = Htree[n].r = 0;
                Htree[n].c = s[i];
            }
        }
        Htree[0].weight = Htree[0].par = Htree[0].l = Htree[0].r = 0;//0号节点全部赋值为0,并不使用
        for(int i = n+1; i < 2*n; i++)
            Htree[i].weight = Htree[i].par = Htree[i].l = Htree[i].r = 0;
        H_tree(Htree, n);
        //print(Htree,2*n-1);
        encode(Htree, n, len);
        decode(Htree);
        return 0;
    }

    源目录1.txt内容如下

    as6d54as56d as165f 1asf 0as as0ff a0 fasf as  sf a sa f

     测试结果

    运行产生了2.txt和3.txt

    出现的问题是对文件的操作不熟悉,又复习一波c和c++的文件操作。总的来说本次实验不难,就是一个模拟的过程,非常考验耐心和毅力。

  • 相关阅读:
    editplus设置自动换行方法 editplus自动换行设置步骤
    com.google.gson.stream.MalformedJsonException
    系统架构设计师 笔记1
    微信文档采用第三方方式打开选择qq
    手机不弹toast解决方法
    Excel 如何快速切换到最后一行
    vue系列4:引入插件
    vue系列3:引入css和js
    vue系列2:npm install 命令详解
    vue系列1:创建vue项目
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/lesroad/p/9017349.html
Copyright © 2020-2023  润新知