使用c++语言,利用哈夫曼编码实现文件压缩解压

时间: 2023-12-14 09:38:59 浏览: 26
哈夫曼编码是一种基于最小化编码长度的编码方式,可以用于压缩文件。下面是使用C++语言实现哈夫曼编码的代码示例: ```c++ #include <iostream> #include <queue> #include <unordered_map> #include <fstream> #include <bitset> using namespace std; struct Node { char ch; int freq; Node *left, *right; Node(char ch, int freq, Node *left = NULL, Node *right = NULL) : ch(ch), freq(freq), left(left), right(right) {}; }; struct Compare { bool operator()(Node *a, Node *b) { return a->freq > b->freq; } }; void encode(Node *root, string &code, unordered_map<char, string> &huffman_code) { if (!root) return; if (!root->left && !root->right) { huffman_code[root->ch] = code; return; } code.push_back('0'); encode(root->left, code, huffman_code); code.pop_back(); code.push_back('1'); encode(root->right, code, huffman_code); code.pop_back(); } Node *build_huffman_tree(const unordered_map<char, int> &freq) { priority_queue<Node *, vector<Node *>, Compare> min_heap; for (auto p : freq) { min_heap.push(new Node(p.first, p.second)); } while (min_heap.size() > 1) { auto left = min_heap.top(); min_heap.pop(); auto right = min_heap.top(); min_heap.pop(); auto parent = new Node('\0', left->freq + right->freq, left, right); min_heap.push(parent); } return min_heap.top(); } void generate_freq(const string &filename, unordered_map<char, int> &freq) { ifstream infile(filename, ios::binary); char ch; while (infile.get(ch)) { freq[ch]++; } infile.close(); } void write_huffman_tree(ofstream &outfile, Node *root) { if (!root) return; if (!root->left && !root->right) { outfile.put('1'); outfile.put(root->ch); return; } outfile.put('0'); write_huffman_tree(outfile, root->left); write_huffman_tree(outfile, root->right); } void compress(const string &filename, const string &compressed_filename) { unordered_map<char, int> freq; generate_freq(filename, freq); auto root = build_huffman_tree(freq); unordered_map<char, string> huffman_code; string code; encode(root, code, huffman_code); ofstream outfile(compressed_filename, ios::binary); write_huffman_tree(outfile, root); outfile.put('\n'); ifstream infile(filename, ios::binary); char ch; string compressed_bits; while (infile.get(ch)) { compressed_bits += huffman_code[ch]; } infile.close(); int offset = 0; while (offset < compressed_bits.size()) { bitset<8> bits; for (int i = 0; i < 8 && offset < compressed_bits.size(); i++) { bits[i] = compressed_bits[offset++] - '0'; } outfile.put(bits.to_ulong()); } outfile.close(); } Node *read_huffman_tree(ifstream &infile) { char ch; infile.get(ch); if (ch == '1') { infile.get(ch); return new Node(ch, 0); } auto left = read_huffman_tree(infile); auto right = read_huffman_tree(infile); return new Node('\0', 0, left, right); } void decode(const string &compressed_filename, const string &decompressed_filename) { ifstream infile(compressed_filename, ios::binary); auto root = read_huffman_tree(infile); string compressed_bits; char ch; while (infile.get(ch)) { bitset<8> bits(ch); compressed_bits += bits.to_string(); } infile.close(); ofstream outfile(decompressed_filename, ios::binary); Node *node = root; for (int i = 0; i < compressed_bits.size(); i++) { if (compressed_bits[i] == '0') { node = node->left; } else { node = node->right; } if (!node->left && !node->right) { outfile.put(node->ch); node = root; } } outfile.close(); } int main() { string filename = "test.txt"; string compressed_filename = "test_compressed.bin"; string decompressed_filename = "test_decompressed.txt"; compress(filename, compressed_filename); decode(compressed_filename, decompressed_filename); return 0; } ``` 上述代码实现了文件的压缩和解压,通过读取文件生成字符频率表,再利用哈夫曼编码生成哈夫曼树。在压缩时,将哈夫曼树写入压缩文件中,并将文件内容进行编码,再将编码后的内容写入文件。在解压时,首先读取压缩文件中的哈夫曼树,再根据哈夫曼树对编码后的内容进行解码,并将解码后的内容写入解压文件。

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