写一段用huffman实现文件压缩和解压缩的代码

时间: 2024-03-14 20:45:43 浏览: 66
RAR

一个用huffman算法实现的 压缩源代码

好的,下面是一个使用 Huffman 编码实现文件压缩和解压缩的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_TREE_HT 100 #define MAX_CHAR 256 // Huffman树节点结构体 struct MinHeapNode { char data; unsigned freq; struct MinHeapNode *left, *right; }; // Huffman编码表结构体 struct HuffmanCode { char c; char *code; }; // Huffman编码表 struct HuffmanCode huffmanCodes[MAX_CHAR]; // Huffman树节点最小堆结构体 struct MinHeap { unsigned size; unsigned capacity; struct MinHeapNode **array; }; // 创建一个新的Huffman树节点 struct MinHeapNode *newNode(char data, unsigned freq) { struct MinHeapNode *temp = (struct MinHeapNode *) malloc(sizeof(struct MinHeapNode)); temp->left = temp->right = NULL; temp->data = data; temp->freq = freq; return temp; } // 创建一个空的最小堆 struct MinHeap *createMinHeap(unsigned capacity) { struct MinHeap *minHeap = (struct MinHeap *) malloc(sizeof(struct MinHeap)); minHeap->size = 0; minHeap->capacity = capacity; minHeap->array = (struct MinHeapNode **) malloc(minHeap->capacity * sizeof(struct MinHeapNode *)); return minHeap; } // 交换两个Huffman树节点 void swapMinHeapNode(struct MinHeapNode **a, struct MinHeapNode **b) { struct MinHeapNode *t = *a; *a = *b; *b = t; } // 最小堆的堆化操作 void minHeapify(struct MinHeap *minHeap, int idx) { int smallest = idx; int left = 2 * idx + 1; int right = 2 * idx + 2; if (left < minHeap->size && minHeap->array[left]->freq < minHeap->array[smallest]->freq) { smallest = left; } if (right < minHeap->size && minHeap->array[right]->freq < minHeap->array[smallest]->freq) { smallest = right; } if (smallest != idx) { swapMinHeapNode(&minHeap->array[smallest], &minHeap->array[idx]); minHeapify(minHeap, smallest); } } // 判断最小堆是否只有一个节点 int isSizeOne(struct MinHeap *minHeap) { return (minHeap->size == 1); } // 从最小堆中取出频率最小的节点 struct MinHeapNode *extractMin(struct MinHeap *minHeap) { struct MinHeapNode *temp = minHeap->array[0]; minHeap->array[0] = minHeap->array[minHeap->size - 1]; --minHeap->size; minHeapify(minHeap, 0); return temp; } // 插入一个新的Huffman树节点到最小堆中 void insertMinHeap(struct MinHeap *minHeap, struct MinHeapNode *minHeapNode) { ++minHeap->size; int i = minHeap->size - 1; while (i && minHeapNode->freq < minHeap->array[(i - 1) / 2]->freq) { minHeap->array[i] = minHeap->array[(i - 1) / 2]; i = (i - 1) / 2; } minHeap->array[i] = minHeapNode; } // 构建Huffman树 struct MinHeapNode *buildHuffmanTree(char data[], int freq[], int size) { struct MinHeapNode *left, *right, *top; struct MinHeap *minHeap = createMinHeap(size); for (int i = 0; i < size; ++i) { insertMinHeap(minHeap, newNode(data[i], freq[i])); } while (!isSizeOne(minHeap)) { left = extractMin(minHeap); right = extractMin(minHeap); top = newNode('$', left->freq + right->freq); top->left = left; top->right = right; insertMinHeap(minHeap, top); } return extractMin(minHeap); } // 将Huffman编码表写入文件 void writeHuffmanCodesToFile(FILE *fp, struct MinHeapNode *root, char *code, int index) { if (root == NULL) { return; } if (root->data != '$') { huffmanCodes[root->data].c = root->data; huffmanCodes[root->data].code = (char *) malloc((index + 1) * sizeof(char)); strcpy(huffmanCodes[root->data].code, code); fprintf(fp, "%c%s\n", root->data, code); } writeHuffmanCodesToFile(fp, root->left, strcat(code, "0"), index + 1); code[index] = '\0'; writeHuffmanCodesToFile(fp, root->right, strcat(code, "1"), index + 1); code[index] = '\0'; } // 从文件中读取Huffman编码表 void readHuffmanCodesFromFile(FILE *fp) { char line[MAX_TREE_HT]; while (fgets(line, MAX_TREE_HT, fp)) { char c = line[0]; char *code = strtok(line + 1, "\n"); huffmanCodes[c].c = c; huffmanCodes[c].code = (char *) malloc((strlen(code) + 1) * sizeof(char)); strcpy(huffmanCodes[c].code, code); } } // 压缩文件 void compressFile(char *sourceFile, char *destinationFile) { FILE *source = fopen(sourceFile, "rb"); if (!source) { printf("Error: Failed to open source file.\n"); return; } fseek(source, 0, SEEK_END); unsigned long sourceSize = ftell(source); fseek(source, 0, SEEK_SET); char *sourceData = (char *) malloc(sourceSize * sizeof(char)); fread(sourceData, sizeof(char), sourceSize, source); int freq[MAX_CHAR] = {0}; for (unsigned long i = 0; i < sourceSize; ++i) { ++freq[sourceData[i]]; } char data[MAX_CHAR]; int size = 0; for (int i = 0; i < MAX_CHAR; ++i) { if (freq[i] != 0) { data[size++] = i; } } struct MinHeapNode *root = buildHuffmanTree(data, freq, size); FILE *dest = fopen(destinationFile, "wb"); if (!dest) { printf("Error: Failed to create destination file.\n"); return; } char code[MAX_TREE_HT] = ""; writeHuffmanCodesToFile(dest, root, code, 0); int bitIndex = 0; unsigned char currentByte = 0; for (unsigned long i = 0; i < sourceSize; ++i) { char c = sourceData[i]; char *huffmanCode = huffmanCodes[c].code; int len = strlen(huffmanCode); for (int j = 0; j < len; ++j) { if (huffmanCode[j] == '1') { currentByte |= (1 << (7 - bitIndex)); } if (++bitIndex == 8) { fwrite(&currentByte, sizeof(unsigned char), 1, dest); bitIndex = 0; currentByte = 0; } else if (i == sourceSize - 1 && j == len - 1) { fwrite(&currentByte, sizeof(unsigned char), 1, dest); } } } fclose(source); fclose(dest); printf("File compressed successfully.\n"); } // 解压文件 void decompressFile(char *sourceFile, char *destinationFile) { FILE *source = fopen(sourceFile, "rb"); if (!source) { printf("Error: Failed to open source file.\n"); return; } fseek(source, 0, SEEK_END); unsigned long sourceSize = ftell(source); fseek(source, 0, SEEK_SET); char *sourceData = (char *) malloc(sourceSize * sizeof(char)); fread(sourceData, sizeof(char), sourceSize, source); int freq[MAX_CHAR] = {0}; int pos = 0; while (sourceData[pos] != '\n') { char c = sourceData[pos++]; char *code = strtok(sourceData + pos, "\n"); huffmanCodes[c].c = c; huffmanCodes[c].code = (char *) malloc((strlen(code) + 1) * sizeof(char)); strcpy(huffmanCodes[c].code, code); pos += strlen(code) + 1; } FILE *dest = fopen(destinationFile, "wb"); if (!dest) { printf("Error: Failed to create destination file.\n"); return; } struct MinHeapNode *root = buildHuffmanTree(NULL, freq, 0); int bitIndex = 0; unsigned char currentByte = 0; for (unsigned long i = pos; i < sourceSize; ++i) { unsigned char byte = sourceData[i]; for (int j = 7; j >= 0; --j) { if (byte & (1 << j)) { root = root->right; } else { root = root->left; } if (root->left == NULL && root->right == NULL) { fwrite(&root->data, sizeof(char), 1, dest); root = buildHuffmanTree(NULL, freq, 0); } } } fclose(source); fclose(dest); printf("File decompressed successfully.\n"); } int main() { compressFile("source.txt", "compressed.bin"); decompressFile("compressed.bin", "decompressed.txt"); return 0; } ``` 上述代码中,使用了一个最小堆来构建 Huffman 树,并生成 Huffman 编码表。压缩文件时,先将文件数据读入内存,统计每个字符出现的频率,然后构建 Huffman 树并生成 Huffman 编码表,最后将编码后的数据写入到压缩文件中。解压文件时,从压缩文件中读取 Huffman 编码表和编码后的数据,然后根据 Huffman 编码表进行解码,将解码后的数据写入到解压文件中。 需要注意的是,在压缩文件时,因为是按位写入数据,所以需要特别注意写入最后一个字节时的边界问题。 希望能够帮助到您!
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