哈夫曼编码器
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 | #include "HaffmanTree.h" /** * 构造哈夫曼树 * @param node 哈夫曼树的(根)节点 * @param length 节点数组的长度 */ void CreateHaffmanTree(HaffNode * node, int length) { if (length <= 1) { return ; } SortHaffmanNode(node, length); // 构建一个以node数组最后两个结点组成的父节点 HaffNode parent; // 声明一个父节点 left[length] = node[length - 1]; // 排序后, length-1就是权重最小的结点 right[length] = node[length - 2]; // length-2就是权重次小的结点 parent.weight = left[length].weight + right[length].weight; parent.leftChild = &left[length]; parent.rightChild = &right[length]; // parent 结点的data不用赋值 // 将倒数第二位替换为parent结点, 数组长度减一, 递归创建哈夫曼树 node[length - 2] = parent; CreateHaffmanTree(node, length - 1); } /** * 编码过程(压缩) * @param node 结点数组 * @param tempCode 编码后的字符数组(keepCode) * @param index 当前字符数组下标 */ void Coding(HaffNode * node, char * tempCode, int index) { if (!node) return ; // 处理叶节点 - 所有的字符结点都是叶子结点 if (node->leftChild == NULL || node->rightChild == NULL) { // 将编码赋值到编码数组中去 tempCode[index] = '\0' ; strcpy (code[node->data - 0], tempCode); return ; } // 左分支编码为'0', 右分支编码为'1' tempCode[index] = '0' ; Coding(node->leftChild, tempCode, index + 1); tempCode[index] = '1' ; Coding(node->rightChild, tempCode, index + 1); } /** 解码过程 flag - 0/1 标志 */ HaffNode * unzip(HaffNode * node, int flag) { if (flag == 0) { return node->leftChild; } else if (flag == 1) { return node->rightChild; } return NULL; } /** 冒泡排序, 默认以权值大小降序排列*/ void SortHaffmanNode(HaffNode * node, int length) { HaffNode tempNode; for ( int i = 0; i < length - 1; ++ i) { for ( int j = 0; j < length - i - 1; ++ j) { if (node[j].weight < node[j + 1].weight) { tempNode = node[j]; node[j] = node[j + 1]; node[j + 1] = tempNode; } } } } |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 | #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include "HaffmanTree.h" int main() { unsigned char saveChar = 0; // 保存到二进制文件的无符号字符 unsigned char tempChar; printf ( "使用哈夫曼树实现文本文件的压缩: (暂时只支持英文文件)\n" ); FILE * inputFile = fopen ( "pride-and-prejudice.txt" , "r" ); // 待解码文件 FILE * zipedFile = fopen ( "ziped.txt" , "wb" ); // 编码压缩后的文件 int fileLength = 0; // 文件中存放的字符个数 // 存放0-127个字符出现的次数 - 权数组 int asciiCount[ASCII_SIZE] = {0}; // 读取待编码的文件, 统计各字符出现的次数 char readChar; // 逐字符读取文件 while ((readChar = fgetc (inputFile)) != EOF) { fileLength ++; // 读取到的字符就作为asciiCount数组的下标 asciiCount[readChar - 0] ++; } int num = 0; // 节点数量(计数器) for ( int i = 0; i < ASCII_SIZE; ++ i) { if (asciiCount[i] != 0) { node[num].data = i; node[num].weight = asciiCount[i]; num ++; } } // 创建哈夫曼树 CreateHaffmanTree(node, num); // 进行哈夫曼编码 char tempCode[HALF_MAX]; Coding(node, tempCode, 0); // 逐位将编码保存到文件zipedFile中 num = 0; fseek (inputFile, 0L, 0); // 文件指针复位 int zipedLength = 0; // 压缩后的字符数量 // 遍历读取到的这个字符编码("10", "111", "1101" ......) while ((readChar = fgetc (inputFile)) != EOF) { for ( int i = 0; i < strlen (code[readChar - 0]); ++ i) { saveChar |= code[( int )readChar][i] - '0' ; num ++; if (num == 8) { // 每8位写入一次文件 fwrite (&saveChar, sizeof (unsigned char ), 1, zipedFile); zipedLength ++; num = 0; saveChar = 0; } else { saveChar <<= 1; } } } // 如果最后剩余的编码不足8位, 就移动到最左端, 凑够8位 if (num < 8) { saveChar = saveChar << (8 - num); fwrite (&saveChar, sizeof (unsigned char ), 1, zipedFile); zipedLength ++; saveChar = 0; } fclose (inputFile); fclose (zipedFile); printf ( "压缩成功\n压缩前字符个数: %d\t压缩后字符个数: %d\n" , fileLength, zipedLength); printf ( "压缩比: %.2f%%\n" , ( double )zipedLength / fileLength * 100); printf ( "\n使用哈夫曼树实现解压缩: \n" ); zipedFile = fopen ( "ziped.txt" , "rb" ); FILE * resultFile = fopen ( "result.txt" , "w" ); num = 0; // 计数器清零 HaffNode * currNode = &node[0]; while ( fread (&readChar, sizeof (unsigned char ), 1, zipedFile)) { if (fileLength == num) break ; // 遍历readChar中的每个二进制数字 for ( int i = 0; i < 8; ++ i) { tempChar = readChar & 128; // 取readChar得最高位 tempChar >>= 7; readChar <<= 1; // 因为最高位已经被取, 所以左移1位 currNode = unzip(currNode, tempChar - 0); // 判断叶节点 if (currNode->leftChild == NULL || currNode->rightChild == NULL) { fprintf (resultFile, "%c" , currNode->data); num ++; currNode = &node[0]; } } } fclose (zipedFile); fclose (resultFile); printf ( "解压缩完成, 请查看文件: result.txt\n" ); return 0; } |
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