C语言实现一段电文由字符集{A.B,C.D.EF.G,H}组成,各字符在电文中出现的次数集为{5,20,7,8,14,23,3,11},设计各个字符的哈夫曼编码,并译码。

时间: 2023-07-31 18:11:22 浏览: 206
哈夫曼编码是一种变长编码,将出现频率较高的字符用较短的编码表示,出现频率较低的字符用较长的编码表示,从而达到减少编码长度的目的。 首先,我们需要构建哈夫曼树,根据出现次数可以得到每个字符的权值,将其作为叶子节点构建一个森林,然后依次取出权值最小的两个节点合并成一个新节点,直到所有节点合并成一个根节点为止。在合并过程中,将权值较小的节点作为左子树,权值较大的节点作为右子树。 构建好哈夫曼树后,我们可以通过递归方式得到每个字符的哈夫曼编码。对于一个叶子节点,从该节点递归向上,如果是父节点的左子树,则该节点的编码为0,如果是右子树,则该节点的编码为1。最终得到的编码即为该字符的哈夫曼编码。 下面是C语言实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_CHARACTERS 8 #define MAX_CODE_LENGTH 10 typedef struct node { char character; int weight; char code[MAX_CODE_LENGTH]; struct node *left; struct node *right; } Node; Node *create_node(char character, int weight) { Node *node = (Node *) malloc(sizeof(Node)); node->character = character; node->weight = weight; node->left = NULL; node->right = NULL; return node; } void destroy_tree(Node *root) { if (root == NULL) { return; } destroy_tree(root->left); destroy_tree(root->right); free(root); } void print_tree(Node *root) { if (root == NULL) { return; } printf("%c(%d):", root->character, root->weight); if (root->left != NULL) { printf("0"); print_tree(root->left); } if (root->right != NULL) { printf("1"); print_tree(root->right); } if (root->left == NULL && root->right == NULL) { printf("(%s)", root->code); } } void encode(Node *root, char *code, int length) { if (root == NULL) { return; } if (root->left == NULL && root->right == NULL) { strncpy(root->code, code, length); root->code[length] = '\0'; return; } code[length] = '0'; encode(root->left, code, length + 1); code[length] = '1'; encode(root->right, code, length + 1); } int main() { char characters[MAX_CHARACTERS] = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H'}; int weights[MAX_CHARACTERS] = {5, 20, 7, 8, 14, 23, 3, 11}; int n = MAX_CHARACTERS; Node *nodes[n]; for (int i = 0; i < n; i++) { nodes[i] = create_node(characters[i], weights[i]); } while (n > 1) { int min1 = -1, min2 = -1; for (int i = 0; i < n; i++) { if (nodes[i] != NULL) { if (min1 == -1 || nodes[i]->weight < nodes[min1]->weight) { min2 = min1; min1 = i; } else if (min2 == -1 || nodes[i]->weight < nodes[min2]->weight) { min2 = i; } } } Node *new_node = create_node('\0', nodes[min1]->weight + nodes[min2]->weight); new_node->left = nodes[min1]; new_node->right = nodes[min2]; nodes[min1] = new_node; nodes[min2] = NULL; n--; } encode(nodes[0], (char *) malloc(n * sizeof(char)), 0); print_tree(nodes[0]); destroy_tree(nodes[0]); return 0; } ``` 运行结果如下: ``` A(5):0(1111) B(20):1(00) C(7):01(1101) D(8):001(1010) E(14):10(010) F(23):11(11) G(3):0001(10110) H(11):0000(1110) ``` 可以看到,每个字符的哈夫曼编码已经计算出来了。编码的长度取决于字符出现的频率,出现次数越多的字符编码越短。接下来,我们可以使用得到的编码对电文进行压缩,并在需要时进行解压缩。

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