请展开上述代码其中的哈夫曼编码和解码部分

时间: 2024-01-24 08:16:54 浏览: 21
哈夫曼编码是一种基于贪心算法的压缩算法,它通过统计字符出现频率来构建最优二叉树,然后将每个字符映射到对应的二叉树路径上,从而实现对文本的高效压缩。哈夫曼解码算法则是将压缩后的二进制文件解码成原始文本的过程。 下面是一个简单的哈夫曼编码和解码的实现: ```python import heapq from collections import defaultdict # 哈夫曼树结点类 class Node: def __init__(self, char=None, freq=0, left=None, right=None): self.char = char self.freq = freq self.left = left self.right = right # 定义结点之间的比较规则 def __lt__(self, other): return self.freq < other.freq # 构建哈夫曼树 def build_huffman_tree(text): # 统计字符频率 freq_dict = defaultdict(int) for char in text: freq_dict[char] += 1 # 将每个字符作为叶子结点构建哈夫曼树 heap = [] for char, freq in freq_dict.items(): heapq.heappush(heap, Node(char=char, freq=freq)) # 构建哈夫曼树 while len(heap) > 1: left = heapq.heappop(heap) right = heapq.heappop(heap) parent = Node(freq=left.freq+right.freq, left=left, right=right) heapq.heappush(heap, parent) return heap[0] # 构建哈夫曼编码表 def build_huffman_table(tree): table = {} def dfs(node, path): if node.char: table[node.char] = path else: dfs(node.left, path+'0') dfs(node.right, path+'1') dfs(tree, '') return table # 哈夫曼编码 def huffman_encode(text): tree = build_huffman_tree(text) table = build_huffman_table(tree) encoded = ''.join(table[char] for char in text) return encoded, table # 哈夫曼解码 def huffman_decode(encoded, table): decoded = '' i = 0 while i < len(encoded): node = tree while not node.char: if encoded[i] == '0': node = node.left else: node = node.right i += 1 decoded += node.char return decoded ``` 在上述代码中,我们首先定义了一个 `Node` 类来表示哈夫曼树的结点,其中包含了字符、频率以及左右子结点。该类还实现了 `__lt__` 方法,以便可以使用 `heapq` 模块来维护结点的优先级队列。 接下来,我们定义了一个 `build_huffman_tree` 函数来构建哈夫曼树。该函数首先统计了文本中每个字符的出现频率,然后将每个字符作为叶子结点插入到一个最小堆中。接着,我们不断弹出堆中最小的两个结点,将它们合并成一个父结点,最终得到了一棵哈夫曼树。 然后,我们定义了一个 `build_huffman_table` 函数来生成哈夫曼编码表。该函数使用深度优先搜索遍历哈夫曼树,记录每个字符对应的编码路径。 最后,我们实现了 `huffman_encode` 和 `huffman_decode` 两个函数。`huffman_encode` 函数使用哈夫曼编码表将文本编码成二进制字符串,`huffman_decode` 函数则使用哈夫曼树将二进制字符串解码成原始文本。

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