C++用哈夫曼树实现对已有文件的编码

时间: 2024-03-10 09:48:23 浏览: 18
哈夫曼树可以用于文件的压缩和编码。以下是一个简单的 C++ 程序,用于实现对已有文件的编码: ```cpp #include <iostream> #include <fstream> #include <queue> #include <unordered_map> #include <bitset> using namespace std; // 哈夫曼树节点类 class HuffmanNode { public: char data; // 节点存储的字符 int freq; // 字符出现的频率 HuffmanNode* left; // 左子树指针 HuffmanNode* right; // 右子树指针 HuffmanNode(char data, int freq) { this->data = data; this->freq = freq; this->left = nullptr; this->right = nullptr; } }; // 哈夫曼树构建函数 HuffmanNode* buildHuffmanTree(unordered_map<char, int>& freqMap) { // 构建小根堆 auto compare = [] (HuffmanNode* a, HuffmanNode* b) { return a->freq > b->freq; }; priority_queue<HuffmanNode*, vector<HuffmanNode*>, decltype(compare)> minHeap(compare); for (auto& entry : freqMap) { minHeap.push(new HuffmanNode(entry.first, entry.second)); } // 构建哈夫曼树 while (minHeap.size() > 1) { HuffmanNode* left = minHeap.top(); minHeap.pop(); HuffmanNode* right = minHeap.top(); minHeap.pop(); HuffmanNode* parent = new HuffmanNode('\0', left->freq + right->freq); parent->left = left; parent->right = right; minHeap.push(parent); } return minHeap.top(); } // 哈夫曼编码表生成函数 void generateHuffmanCodes(HuffmanNode* root, string code, unordered_map<char, string>& codesMap) { if (root == nullptr) { return; } if (root->left == nullptr && root->right == nullptr) { codesMap[root->data] = code; } generateHuffmanCodes(root->left, code + "0", codesMap); generateHuffmanCodes(root->right, code + "1", codesMap); } // 压缩函数 void compressFile(string inputFile, string outputFile) { // 统计字符出现的频率 unordered_map<char, int> freqMap; ifstream in(inputFile, ios::in | ios::binary); char ch; while (in.get(ch)) { freqMap[ch]++; } in.close(); // 构建哈夫曼树 HuffmanNode* root = buildHuffmanTree(freqMap); // 生成哈夫曼编码表 unordered_map<char, string> codesMap; generateHuffmanCodes(root, "", codesMap); // 压缩文件 in.open(inputFile, ios::in | ios::binary); ofstream out(outputFile, ios::out | ios::binary); string code, buffer; while (in.get(ch)) { code += codesMap[ch]; while (code.length() >= 8) { buffer += static_cast<char>(bitset<8>(code.substr(0, 8)).to_ulong()); code.erase(0, 8); } } if (!code.empty()) { code += string(8 - code.length(), '0'); buffer += static_cast<char>(bitset<8>(code).to_ulong()); } out << buffer; in.close(); out.close(); } int main() { string inputFile = "input.txt"; string outputFile = "output.bin"; compressFile(inputFile, outputFile); return 0; } ``` 该程序使用 unordered_map 统计输入文件中每个字符出现的频率,并使用哈夫曼树构建函数 `buildHuffmanTree` 构建哈夫曼树。然后,使用哈夫曼编码表生成函数 `generateHuffmanCodes` 生成每个字符的哈夫曼编码。最后,使用压缩函数 `compressFile` 将输入文件压缩为二进制格式的输出文件。

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