在c++中利用Huffman树和Huffman编码实现一个无损数据压缩软件工具。

时间: 2024-05-13 16:18:25 浏览: 12
Huffman 编码是一种无损数据压缩算法,其原理是将出现频率较高的字符用较短的编码表示,而出现频率较低的字符用较长的编码表示。下面是一个利用 Huffman 树和 Huffman 编码实现无损数据压缩的示例代码: ```cpp #include <iostream> #include <queue> #include <unordered_map> using namespace std; // 定义 Huffman 树节点 struct Node { char ch; int freq; Node* left; Node* right; Node(char ch, int freq, Node* left = nullptr, Node* right = nullptr) { this->ch = ch; this->freq = freq; this->left = left; this->right = right; } ~Node() { delete left; delete right; } }; // 定义比较器 struct Compare { bool operator()(Node* a, Node* b) { return a->freq > b->freq; } }; // 构建 Huffman 树 Node* buildHuffmanTree(const string& str) { // 统计字符频率 unordered_map<char, int> freq; for (char ch : str) { freq[ch]++; } // 构建 Huffman 树 priority_queue<Node*, vector<Node*>, Compare> pq; for (auto& p : freq) { pq.push(new Node(p.first, p.second)); } while (pq.size() > 1) { Node* left = pq.top(); pq.pop(); Node* right = pq.top(); pq.pop(); pq.push(new Node('\0', left->freq + right->freq, left, right)); } return pq.top(); } // 生成 Huffman 编码表 void generateHuffmanCodes(Node* root, const string& prefix, unordered_map<char, string>& codes) { if (root == nullptr) { return; } if (root->left == nullptr && root->right == nullptr) { codes[root->ch] = prefix; return; } generateHuffmanCodes(root->left, prefix + "0", codes); generateHuffmanCodes(root->right, prefix + "1", codes); } // 压缩数据 string compress(const string& str, unordered_map<char, string>& codes) { string compressed; for (char ch : str) { compressed += codes[ch]; } return compressed; } // 解压数据 string decompress(const string& compressed, Node* root) { string decompressed; Node* curr = root; for (char ch : compressed) { if (ch == '0') { curr = curr->left; } else { curr = curr->right; } if (curr->left == nullptr && curr->right == nullptr) { decompressed += curr->ch; curr = root; } } return decompressed; } int main() { string str = "hello world"; Node* root = buildHuffmanTree(str); unordered_map<char, string> codes; generateHuffmanCodes(root, "", codes); string compressed = compress(str, codes); string decompressed = decompress(compressed, root); cout << "Original string: " << str << endl; cout << "Compressed string: " << compressed << endl; cout << "Decompressed string: " << decompressed << endl; delete root; return 0; } ``` 以上代码首先定义了一个 `Node` 结构体,表示 Huffman 树的节点。然后使用优先队列和一个哈希表分别构建 Huffman 树和 Huffman 编码表。最后利用 Huffman 编码表对原始数据进行压缩,并解压缩压缩后的数据。

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