用java语言实现Huffman压缩与解压缩文件

时间: 2024-03-20 17:40:49 浏览: 30
好的,我可以为您提供Huffman压缩与解压缩文件的Java代码。以下是实现的步骤: ## Huffman压缩 1. 读取文件并统计每个字符出现的频率 2. 用字符频率构建Huffman树 3. 遍历Huffman树并生成每个字符的编码 4. 将编码写入输出文件,并将Huffman树写入输出文件 5. 关闭输入输出流 ```java import java.io.*; public class HuffmanCompression { private static final int BYTE_SIZE = 8; public static void compress(String inputFile, String outputFile) throws IOException { FileInputStream inputStream = new FileInputStream(inputFile); int[] frequencies = new int[256]; int totalChars = 0; int nextByte = inputStream.read(); while (nextByte != -1) { frequencies[nextByte]++; totalChars++; nextByte = inputStream.read(); } inputStream.close(); HuffmanNode root = buildHuffmanTree(frequencies); String[] codes = buildCodes(root); FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(outputFile); writeHeader(outputStream, frequencies); writeCompressedData(inputStream, outputStream, codes); outputStream.close(); } private static HuffmanNode buildHuffmanTree(int[] frequencies) { PriorityQueue<HuffmanNode> pq = new PriorityQueue<>(); for (int i = 0; i < frequencies.length; i++) { if (frequencies[i] > 0) { pq.add(new HuffmanNode((byte) i, frequencies[i])); } } while (pq.size() > 1) { HuffmanNode left = pq.poll(); HuffmanNode right = pq.poll(); HuffmanNode parent = new HuffmanNode(left, right); pq.add(parent); } return pq.poll(); } private static String[] buildCodes(HuffmanNode root) { String[] codes = new String[256]; buildCodesHelper(codes, root, ""); return codes; } private static void buildCodesHelper(String[] codes, HuffmanNode node, String code) { if (node.isLeaf()) { codes[node.getByte()] = code; } else { buildCodesHelper(codes, node.getLeft(), code + "0"); buildCodesHelper(codes, node.getRight(), code + "1"); } } private static void writeHeader(FileOutputStream outputStream, int[] frequencies) throws IOException { for (int i = 0; i < frequencies.length; i++) { outputStream.write(frequencies[i]); } } private static void writeCompressedData(FileInputStream inputStream, FileOutputStream outputStream, String[] codes) throws IOException { int currentByte = 0; int numBits = 0; int nextByte = inputStream.read(); while (nextByte != -1) { String code = codes[nextByte]; for (int i = 0; i < code.length(); i++) { currentByte = currentByte << 1; if (code.charAt(i) == '1') { currentByte |= 1; } numBits++; if (numBits == BYTE_SIZE) { outputStream.write(currentByte); currentByte = 0; numBits = 0; } } nextByte = inputStream.read(); } if (numBits > 0) { currentByte = currentByte << (BYTE_SIZE - numBits); outputStream.write(currentByte); } } private static class HuffmanNode implements Comparable<HuffmanNode> { private byte b; private int frequency; private HuffmanNode left; private HuffmanNode right; public HuffmanNode(byte b, int frequency) { this.b = b; this.frequency = frequency; } public HuffmanNode(HuffmanNode left, HuffmanNode right) { this.frequency = left.frequency + right.frequency; this.left = left; this.right = right; } public int getByte() { return b & 0xff; } public int getFrequency() { return frequency; } public boolean isLeaf() { return left == null && right == null; } public HuffmanNode getLeft() { return left; } public HuffmanNode getRight() { return right; } @Override public int compareTo(HuffmanNode o) { return Integer.compare(this.frequency, o.frequency); } } } ``` ## Huffman解压缩 1. 读取文件头并构建Huffman树 2. 读取压缩数据,并根据Huffman树解码 3. 将解码后的数据写入输出文件 4. 关闭输入输出流 ```java import java.io.*; public class HuffmanDecompression { private static final int BYTE_SIZE = 8; public static void decompress(String inputFile, String outputFile) throws IOException { FileInputStream inputStream = new FileInputStream(inputFile); int[] frequencies = new int[256]; for (int i = 0; i < frequencies.length; i++) { frequencies[i] = inputStream.read(); } HuffmanNode root = buildHuffmanTree(frequencies); int totalChars = root.getFrequency(); FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(outputFile); int numBits = 0; int currentByte = 0; HuffmanNode node = root; int nextByte = inputStream.read(); while (nextByte != -1) { for (int i = 0; i < BYTE_SIZE; i++) { int bit = (nextByte >> (BYTE_SIZE - 1 - i)) & 1; if (bit == 0) { node = node.getLeft(); } else { node = node.getRight(); } if (node.isLeaf()) { outputStream.write(node.getByte()); node = root; totalChars--; if (totalChars == 0) { break; } } } nextByte = inputStream.read(); } inputStream.close(); outputStream.close(); } private static HuffmanNode buildHuffmanTree(int[] frequencies) { PriorityQueue<HuffmanNode> pq = new PriorityQueue<>(); for (int i = 0; i < frequencies.length; i++) { if (frequencies[i] > 0) { pq.add(new HuffmanNode((byte) i, frequencies[i])); } } while (pq.size() > 1) { HuffmanNode left = pq.poll(); HuffmanNode right = pq.poll(); HuffmanNode parent = new HuffmanNode(left, right); pq.add(parent); } return pq.poll(); } private static class HuffmanNode implements Comparable<HuffmanNode> { private byte b; private int frequency; private HuffmanNode left; private HuffmanNode right; public HuffmanNode(byte b, int frequency) { this.b = b; this.frequency = frequency; } public HuffmanNode(HuffmanNode left, HuffmanNode right) { this.frequency = left.frequency + right.frequency; this.left = left; this.right = right; } public int getByte() { return b & 0xff; } public int getFrequency() { return frequency; } public boolean isLeaf() { return left == null && right == null; } public HuffmanNode getLeft() { return left; } public HuffmanNode getRight() { return right; } @Override public int compareTo(HuffmanNode o) { return Integer.compare(this.frequency, o.frequency); } } } ``` 以上就是Huffman压缩与解压缩文件的Java代码,您可以根据您的需要进行修改和优化。

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