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哈夫曼編碼c語言

發布時間: 2022-12-06 02:44:02

1. c語言版 哈弗曼編碼和解碼

哈弗曼編碼涵義是將一竄數字或者字母按哈弗曼數的形式編碼,並使得這竄字元中的每個數字或者字母都能被唯一的「0,1」序列來編碼,而且沒有相同的前綴,這是一種非等長的編碼方式。如果你覺得這樣解釋很難聽懂的話就舉個例子:如果用計算機發信息,只能用0和1,但是每個字母的使用頻度又不一樣,比如a ,i,o,e等這些字母使用的就多些,而z,v這樣的字母使用的就少一些,如果所有字母都用等長的0,1序列來編碼的話會造成浪費,那麼我們就把常用的字母用少點的0,1,進行編碼(比如用兩個或三個),不常用的再用多點0,1編碼,但是還不能造成油相同前綴的情況,這會使計算機無法識別,比如E用010,z用01001,計算機就只能識別出前面三個是E,而後面就拋棄或者識別出別的字母。哈弗曼編碼就是出於這樣的條件下產生的。也許這樣的形容還是很抽象,那麼再具體點。加入a,b,c,d,e使用的頻度分別是10,7,5,5,3那麼就可以構造哈弗曼數:從樹頂到樹根,假如左邊是0,右邊是1,那麼就能得到他們的哈弗曼編碼(就是從上到下,到達他們字母經過的路徑),分別是:a:00;b:11;c:10;d:011;e:010;你可以發現他們全部沒有相同的前綴。具體的編碼方式我可以大致的跟你說下,因為我還在上班所以無法使用自己的電腦進行編譯,怕寫的有錯誤,你拿到一個待編碼的數據肯定有標識符(即上面的a,b,c),還有所帶的權值(即3,5,5等)你需要用哈弗曼演算法構造出哈弗曼編碼,即每次取最小的兩個數當作葉子,來生成樹根(樹根的值等於他們的和),整數據就少了一個,直到最後兩個數相加的值作為最終的樹根。然後從上往下,左邊為0右邊為1,到達每個樹葉(即是標識符的位置),那麼路徑的編碼就是他的哈弗曼編碼。以上是演算法,建議你可以用一個結構體(帶標識符,權值,哈弗曼編碼(編碼暫時為空)),用一個vector(C++裡面的數據類型)裝載他們並按照權值大小進行排序,然後通過哈弗曼演算法(另用一個函數來計算)創建一個哈弗曼數,並計算出它的哈弗曼編碼並寫到結構體中,這樣就把字元進行了哈弗曼壓縮。這就是整個過程

2. huffman編碼解碼的c語言實現

留個腳印,晚上回去看看

#include <iostream.h>
#include <iomanip.h>
#include <string.h>
#include <malloc.h>
#include <stdio.h>

//typedef int TElemType;
const int UINT_MAX=1000;
char str[50];

typedef struct
{
int weight,K;
int parent,lchild,rchild;
}HTNode,* HuffmanTree;

typedef char **HuffmanCode;

//-----------全局變數-----------------------
HuffmanTree HT;
HuffmanCode HC;
int w[50],i,j,n;
char z[50];
int flag=0;
int numb=0;

// -----------------求赫夫曼編碼-----------------------
struct cou{
char data;
int count;
}cou[50];

int min(HuffmanTree t,int i)
{ // 函數void select()調用
int j,flag;
int k=UINT_MAX; // 取k為不小於可能的值,即k為最大的權值1000
for(j=1;j<=i;j++)
if(t[j].weight<k&&t[j].parent==0)
k=t[j].weight,flag=j;
t[flag].parent=1;
return flag;
}

//--------------------slect函數----------------------
void select(HuffmanTree t,int i,int &s1,int &s2)
{ // s1為最小的兩個值中序號小的那個
int j;
s1=min(t,i);
s2=min(t,i);
if(s1>s2)
{
j=s1;
s1=s2;
s2=j;
}
}
// --------------演算法6.12--------------------------
void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int *w,int n)
{ // w存放n個字元的權值(均>0),構造赫夫曼樹HT,並求出n個字元的赫夫曼編碼HC
int m,i,s1,s2,start;
//unsigned c,f;
int c,f;
HuffmanTree p;
char *cd;
if(n<=1)
return;//檢測結點數是否可以構成樹
m=2*n-1;
HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode)); // 0號單元未用
for(p=HT+1,i=1;i<=n;++i,++p,++w)
{
p->weight=*w;
p->parent=0;
p->lchild=0;
p->rchild=0;
}
for(;i<=m;++i,++p)
p->parent=0;
for(i=n+1;i<=m;++i) // 建赫夫曼樹
{ // 在HT[1~i-1]中選擇parent為0且weight最小的兩個結點,其序號分別為s1和s2
select(HT,i-1,s1,s2);
HT[s1].parent=HT[s2].parent=i;
HT[i].lchild=s1;
HT[i].rchild=s2;
HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight;
}
// 從葉子到根逆向求每個字元的赫夫曼編碼
HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char*));
// 分配n個字元編碼的頭指針向量([0]不用)
cd=(char*)malloc(n*sizeof(char)); // 分配求編碼的工作空間
cd[n-1]='\0'; // 編碼結束符
for(i=1;i<=n;i++)
{ // 逐個字元求赫夫曼編碼
start=n-1; // 編碼結束符位置
for(c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent)
// 從葉子到根逆向求編碼
if(HT[f].lchild==c)
cd[--start]='0';
else
cd[--start]='1';
HC[i]=(char*)malloc((n-start)*sizeof(char));
// 為第i個字元編碼分配空間
strcpy(HC[i],&cd[start]); // 從cd復制編碼(串)到HC
}
free(cd); // 釋放工作空間
}
//---------------------獲取報文並寫入文件---------------------------------
int InputCode()
{
//cout<<"請輸入你想要編碼的字元"<<endl;
FILE *tobetran;

if((tobetran=fopen("tobetran.txt","w"))==NULL)
{
cout<<"不能打開文件"<<endl;
return 0;
}
cout<<"請輸入你想要編碼的字元"<<endl;
gets(str);
fputs(str,tobetran);
cout<<"獲取報文成功"<<endl;
fclose(tobetran);
return strlen(str);
}

//--------------初始化赫夫曼鏈表---------------------------------
void Initialization()
{ int a,k,flag,len;
a=0;
len=InputCode();
for(i=0;i<len;i++)
{k=0;flag=1;
cou[i-a].data=str[i];
cou[i-a].count=1;
while(i>k)
{
if(str[i]==str[k])
{
a++;
flag=0;
}
k++;
if(flag==0)
break;

}

if(flag)
{
for(j=i+1;j<len;j++)
{if(str[i]==str[j])
++cou[i-a].count;}
}

}
n=len-a;
for(i=0;i<n;i++)
{ cout<<cou[i].data<<" ";
cout<<cou[i].count<<endl;
}
for(i=0;i<=n;i++)
{*(z+i)=cou[i].data;
*(w+i)=cou[i].count;
}

/* 原來未修改的初始化程序段:
flag=1;
int num;
int num2;
cout<<"下面初始化赫夫曼鏈表"<<endl<<"請輸入結點的個數n:";
cin>>num;
n=num;
w=(int*)malloc(n*sizeof(int));
z=(char*)malloc(n*sizeof(char));
cout<<"\n請依次輸入"<<n<<"個字元(字元型):"<<endl;
char base[2];
for(i=0;i<n;i++)
{
cout<<"第"<<i+1<<"個字元:"<<endl;
gets(base);
*(z+i)=*base;
}
for(i=0;i<=n-1;i++)
{
cout<<setw(6)<<*(z+i);
}
cout<<"\n請依次輸入"<<n<<"個權值:"<<endl;
for(i=0;i<=n-1;i++)
{
cout<<endl<<"第"<<i+1<<"個字元的權值:";
cin>>num2;
*(w+i)=num2;
}*/
HuffmanCoding(HT,HC,w,n);
//------------------------列印編碼-------------------------------------------
cout<<"字元對應的編碼為:"<<endl;
for(i=1;i<=n;i++)
{
puts(HC[i]);
}
//--------------------------將赫夫曼編碼寫入文件------------------------
cout<<"下面將赫夫曼編碼寫入文件"<<endl<<"...................."<<endl;
FILE *htmTree;
char r[]={' ','\0'};
if((htmTree=fopen("htmTree.txt","w"))==NULL)
{
cout<<"can not open file"<<endl;
return;
}

fputs(z,htmTree);
for(i=0;i<n+1;i++)
{
fprintf(htmTree,"%6d",*(w+i));
fputs(r,htmTree);
}
for(i=1;i<=n;i++)
{
fputs(HC[i],htmTree);
fputs(r,htmTree);
}
fclose(htmTree);
cout<<"已將字元與對應編碼寫入根目錄下文件htmTree.txt中"<<endl<<endl;
}
//---------------------編碼函數---------------------------------
void Encoding()
{
cout<<"下面對目錄下文件tobetran.txt中的字元進行編碼"<<endl;

FILE *tobetran,*codefile;

if((tobetran=fopen("tobetran.txt","rb"))==NULL)
{
cout<<"不能打開文件"<<endl;
}
if((codefile=fopen("codefile.txt","wb"))==NULL)
{
cout<<"不能打開文件"<<endl;
}
char *tran;
i=99;
tran=(char*)malloc(100*sizeof(char));
while(i==99)
{
if(fgets(tran,100,tobetran)==NULL)
{
cout<<"不能打開文件"<<endl;
break;
}
for(i=0;*(tran+i)!='\0';i++)
{
for(j=0;j<=n;j++)
{
if(*(z+j-1)==*(tran+i))
{
fputs(HC[j],codefile);
if(j>n)
{
cout<<"字元錯誤,無法編碼!"<<endl;
break;
}
}
}
}
}
cout<<"編碼工作完成"<<endl<<"編碼寫入目錄下的codefile.txt中"<<endl<<endl;
fclose(tobetran);
fclose(codefile);
free(tran);
}
//-----------------解碼函數---------------------------------
void Decoding()
{
cout<<"下面對根目錄下文件codefile.txt中的字元進行解碼"<<endl;
FILE *codef,*txtfile;
if((txtfile=fopen("txtfile.txt","w"))==NULL)
{
cout<<"不能打開文件"<<endl;
}
if ((codef=fopen("codefile.txt","r"))==NULL)
{
cout<<"不能打開文件"<<endl;
}
char *work,*work2,i2;
int i4=0,i,i3;
unsigned long length=10000;
work=(char*)malloc(length*sizeof(char));
fgets(work,length,codef);
work2=(char*)malloc(length*sizeof(char));
i3=2*n-1;
for(i=0;*(work+i-1)!='\0';i++)
{
i2=*(work+i);
if(HT[i3].lchild==0)
{
*(work2+i4)=*(z+i3-1);
i4++;
i3=2*n-1;
i--;
}
else if(i2=='0') i3=HT[i3].lchild;
else if(i2=='1') i3=HT[i3].rchild;
}
*(work2+i4)='\0';
fputs(work2,txtfile);
cout<<"解碼完成"<<endl<<"內容寫入根目錄下的文件txtfile.txt中"<<endl<<endl;
free(work);
free(work2);
fclose(txtfile);
fclose(codef);
}
//-----------------------列印編碼的函數----------------------
void Code_printing()
{
cout<<"下面列印根目錄下文件CodePrin.txt中編碼字元"<<endl;
FILE * CodePrin,* codefile;
if((CodePrin=fopen("CodePrin.txt","w"))==NULL)
{
cout<<"不能打開文件"<<endl;
return;
}
if((codefile=fopen("codefile.txt","r"))==NULL)
{
cout<<"不能打開文件"<<endl;
return;
}

char *work3;
work3=(char*)malloc(51*sizeof(char));
do
{
if(fgets(work3,51,codefile)==NULL)
{
cout<<"不能讀取文件"<<endl;
break;
}
fputs(work3,CodePrin);
puts(work3);
}while(strlen(work3)==50);
free(work3);
cout<<"列印工作結束"<<endl<<endl;
fclose(CodePrin);
fclose(codefile);
}
//-------------------------------列印解碼函數---------------------------------------------
void Code_printing1()
{
cout<<"下面列印根目錄下文件txtfile.txt中解碼字元"<<endl;
FILE * CodePrin1,* txtfile;
if((CodePrin1=fopen("CodePrin1.txt","w"))==NULL)
{
cout<<"不能打開文件"<<endl;
return;
}
if((txtfile=fopen("txtfile.txt","r"))==NULL)
{
cout<<"不能打開文件"<<endl;
return;
}
char *work5;
work5=(char*)malloc(51*sizeof(char));
do
{
if(fgets(work5,51,txtfile)==NULL)
{
cout<<"不能讀取文件"<<endl;
break;
}
fputs(work5,CodePrin1);
puts(work5);
}while(strlen(work5)==50);
free(work5);
cout<<"列印工作結束"<<endl<<endl;
fclose(CodePrin1);
fclose(txtfile);
}
//------------------------列印赫夫曼樹的函數-----------------------
void coprint(HuffmanTree start,HuffmanTree HT)
{
if(start!=HT)
{
FILE * TreePrint;

if((TreePrint=fopen("TreePrint.txt","a"))==NULL)
{cout<<"創建文件失敗"<<endl;
return;
}
numb++;//該變數為已被聲明為全局變數
coprint(HT+start->rchild,HT);
cout<<setw(5*numb)<<start->weight<<endl;

fprintf(TreePrint,"%d\n",start->weight);
coprint(HT+start->lchild,HT);
numb--;
fclose(TreePrint);
}
}
void Tree_printing(HuffmanTree HT,int w)
{
HuffmanTree p;
p=HT+w;
cout<<"下面列印赫夫曼樹"<<endl;
coprint(p,HT);
cout<<"列印工作結束"<<endl;
}
//------------------------主函數------------------------------------
void main()
{
char choice;
while(choice!='q')
{ cout<<"\n******************************"<<endl;
cout<<" 歡迎使用赫夫曼編碼解碼系統"<<endl;
cout<<"******************************"<<endl;
cout<<"(1)要初始化赫夫曼鏈表請輸入'i'"<<endl;
cout<<"(2)要編碼請輸入'e'"<<endl;
cout<<"(3)要解碼請輸入'd'"<<endl;
cout<<"(4)要列印編碼請輸入'p'"<<endl;
cout<<"(5)要列印赫夫曼樹請輸入't'"<<endl;
cout<<"(6)要列印解碼請輸入'y'"<<endl;
if(flag==0)cout<<"\n請先初始化赫夫曼鏈表,輸入'i'"<<endl;
cin>>choice;
switch(choice)
{
case 'i':
Initialization();
break;
case 'e':
Encoding();
break;
case 'd':
Decoding();
break;
case 'p':
Code_printing();
break;
case 't':
Tree_printing(HT,2*n-1);
break;
case 'y':
Code_printing1();
break;
default:
cout<<"input error"<<endl;
}

}
free(z);
free(w);
free(HT);
}

3. 哈夫曼樹及哈夫曼編碼的C程序實現(數據結構題)

去年做的課程設計,有什麼不合要求的自己改改

#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>

int m,s1,s2;

typedef struct {
unsigned int weight;
unsigned int parent,lchild,rchild;
}HTNode,*HuffmanTree; //動態分配數組存儲哈夫曼樹
typedef char *HuffmanCode; //動態分配數組存儲哈夫曼編碼表

void Select(HuffmanTree HT,int n) {
int i,j;
for(i = 1;i <= n;i++)
if(!HT[i].parent){s1 = i;break;}
for(j = i+1;j <= n;j++)
if(!HT[j].parent){s2 = j;break;}
for(i = 1;i <= n;i++)
if((HT[s1].weight>HT[i].weight)&&(!HT[i].parent)&&(s2!=i))s1=i;
for(j = 1;j <= n;j++)
if((HT[s2].weight>HT[j].weight)&&(!HT[j].parent)&&(s1!=j))s2=j;
}

void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT, HuffmanCode HC[], int *w, int n) {
// 演算法6.13
// w存放n個字元的權值(均>0),構造哈夫曼樹HT,
// 並求出n個字元的哈夫曼編碼HC
int i, j;
char *cd;
int p;
int cdlen;

if (n<=1) return;
m = 2 * n - 1;
HT = (HuffmanTree)malloc((m+1) * sizeof(HTNode)); // 0號單元未用
for (i=1; i<=n; i++) { //初始化
HT[i].weight=w[i-1];
HT[i].parent=0;
HT[i].lchild=0;
HT[i].rchild=0;
}
for (i=n+1; i<=m; i++) { //初始化
HT[i].weight=0;
HT[i].parent=0;
HT[i].lchild=0;
HT[i].rchild=0;
}
puts("\n哈夫曼樹的構造過程如下所示:");
printf("HT初態:\n 結點 weight parent lchild rchild");
for (i=1; i<=m; i++)
printf("\n%4d%8d%8d%8d%8d",i,HT[i].weight,
HT[i].parent,HT[i].lchild, HT[i].rchild);
printf(" 按任意鍵,繼續 ...");
getchar();
for (i=n+1; i<=m; i++) { // 建哈夫曼樹
// 在HT[1..i-1]中選擇parent為0且weight最小的兩個結點,
// 其序號分別為s1和s2。
Select(HT, i-1);
HT[s1].parent = i; HT[s2].parent = i;
HT[i].lchild = s1; HT[i].rchild = s2;
HT[i].weight = HT[s1].weight + HT[s2].weight;
printf("\nselect: s1=%d s2=%d\n", s1, s2);
printf(" 結點 weight parent lchild rchild");
for (j=1; j<=i; j++)
printf("\n%4d%8d%8d%8d%8d",j,HT[j].weight,
HT[j].parent,HT[j].lchild, HT[j].rchild);
printf(" 按任意鍵,繼續 ...");
getchar();
}

//------無棧非遞歸遍歷哈夫曼樹,求哈夫曼編碼
cd = (char *)malloc(n*sizeof(char)); // 分配求編碼的工作空間
p = m; cdlen = 0;
for (i=1; i<=m; ++i) // 遍歷哈夫曼樹時用作結點狀態標志
HT[i].weight = 0;
while (p) {
if (HT[p].weight==0) { // 向左
HT[p].weight = 1;
if (HT[p].lchild != 0) { p = HT[p].lchild; cd[cdlen++] ='0'; }
else if (HT[p].rchild == 0) { // 登記葉子結點的字元的編碼
HC[p] = (char *)malloc((cdlen+1) * sizeof(char));
cd[cdlen] ='\0'; strcpy(HC[p], cd); // 復制編碼(串)
}
} else if (HT[p].weight==1) { // 向右
HT[p].weight = 2;
if (HT[p].rchild != 0) { p = HT[p].rchild; cd[cdlen++] ='1'; }
} else { // HT[p].weight==2,退回退到父結點,編碼長度減1
HT[p].weight = 0; p = HT[p].parent; --cdlen;
}
}
} // HuffmanCoding
void main() {
HuffmanTree HT;HuffmanCode *HC;int *w,n,i;
puts("輸入結點數:");
scanf("%d",&n);
HC = (HuffmanCode *)malloc(n*sizeof(HuffmanCode));
w = (int *)malloc(n*sizeof(int));
printf("輸入%d個結點的權值\n",n);
for(i = 0;i < n;i++)
scanf("%d",&w[i]);
HuffmanCoding(HT,HC,w,n);
puts("\n各結點的哈夫曼編碼:");
for(i = 1;i <= n;i++)
printf("%2d(%4d):%s\n",i,w[i-1],HC[i]);
getchar();
}

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