c语言编写一个哈夫曼码的编码系统,一个完整的系统应具有以下功能:选择菜单1 1)初始化。从终端读入字符集大小n,以及n个字符和n个权值,建立哈夫曼树。 2)编码。利用已建好的哈夫曼树,对字符进行编码,并输出各个字符对应的编码序列。若输入的字符不存在,则提示不能进行字符编码。 3)译码。输入一串01代码,对编码序列进行译码,并输出对应的字符序列;若没有对应的字符序列,则显示编码有误。 4)哈夫曼树:输出对应的哈夫曼树;

时间: 2023-07-16 22:14:12 浏览: 513
以下是一个简单的C语言实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> // 定义哈夫曼树节点结构体 typedef struct huffman_node { char ch; // 字符 int weight; // 权值 struct huffman_node *left, *right; // 左右子节点 } huffman_node; // 定义哈夫曼编码节点结构体 typedef struct huffman_code { char ch; // 字符 char *code; // 编码 } huffman_code; // 创建哈夫曼树 huffman_node* create_huffman_tree(char *chars, int *weights, int n) { // 创建节点数组 huffman_node **nodes = (huffman_node**)malloc(n * sizeof(huffman_node*)); for (int i = 0; i < n; i++) { nodes[i] = (huffman_node*)malloc(sizeof(huffman_node)); nodes[i]->ch = chars[i]; nodes[i]->weight = weights[i]; nodes[i]->left = nodes[i]->right = NULL; } while (n > 1) { // 找出权值最小的两个节点 int min1 = 0, min2 = 1; if (nodes[min1]->weight > nodes[min2]->weight) { min1 = 1; min2 = 0; } for (int i = 2; i < n; i++) { if (nodes[i]->weight < nodes[min1]->weight) { min2 = min1; min1 = i; } else if (nodes[i]->weight < nodes[min2]->weight) { min2 = i; } } // 创建新节点 huffman_node *new_node = (huffman_node*)malloc(sizeof(huffman_node)); new_node->weight = nodes[min1]->weight + nodes[min2]->weight; new_node->left = nodes[min1]; new_node->right = nodes[min2]; // 删除已合并的两个节点 if (min1 < min2) { nodes[min1] = new_node; nodes[min2] = nodes[n-1]; } else { nodes[min2] = new_node; nodes[min1] = nodes[n-1]; } n--; } huffman_node *root = nodes[0]; free(nodes); return root; } // 递归获取哈夫曼编码 void get_huffman_code(huffman_node *node, char *code, int len, huffman_code *codes) { if (node->left == NULL && node->right == NULL) { // 叶子节点,保存编码 for (int i = 0; i < len; i++) { codes[node->ch].code[i] = code[i]; } codes[node->ch].code[len] = '\0'; return; } code[len] = '0'; get_huffman_code(node->left, code, len+1, codes); code[len] = '1'; get_huffman_code(node->right, code, len+1, codes); } // 初始化哈夫曼编码 void init_huffman_codes(huffman_node *root, huffman_code *codes) { char code[256]; memset(code, 0, sizeof(code)); get_huffman_code(root, code, 0, codes); } // 编码单个字符 char* encode_character(char ch, huffman_code *codes) { if (codes[ch].code[0] == '\0') { printf("不能进行字符编码: %c\n", ch); return NULL; } return strdup(codes[ch].code); } // 编码字符串 char* encode_string(char *str, huffman_code *codes) { int len = strlen(str); char *result = (char*)malloc(1000 * sizeof(char)); result[0] = '\0'; for (int i = 0; i < len; i++) { char *code = encode_character(str[i], codes); if (code == NULL) { free(result); return NULL; } strcat(result, code); free(code); } return result; } // 译码单个字符 char decode_character(char *code, huffman_node *root) { huffman_node *node = root; while (*code != '\0') { if (*code == '0') { node = node->left; } else { node = node->right; } code++; } return node->ch; } // 译码字符串 char* decode_string(char *code, huffman_node *root) { int len = strlen(code); char *result = (char*)malloc((len+1) * sizeof(char)); int pos = 0; while (*code != '\0') { char ch = decode_character(code, root); if (ch == '\0') { printf("编码有误: %s\n", code); free(result); return NULL; } result[pos++] = ch; code += strlen(root[ch].code); } result[pos] = '\0'; return result; } // 输出哈夫曼树 void print_huffman_tree(huffman_node *root, int depth) { if (root == NULL) { return; } for (int i = 0; i < depth; i++) { printf(" "); } if (root->left == NULL && root->right == NULL) { printf("%c\n", root->ch); } else { printf("*\n"); print_huffman_tree(root->left, depth+1); print_huffman_tree(root->right, depth+1); } } int main() { int n; printf("请输入字符集大小n: "); scanf("%d", &n); char *chars = (char*)malloc(n * sizeof(char)); int *weights = (int*)malloc(n * sizeof(int)); for (int i = 0; i < n; i++) { printf("请输入第%d个字符和权值: ", i+1); scanf(" %c %d", &chars[i], &weights[i]); } // 创建哈夫曼树 huffman_node *root = create_huffman_tree(chars, weights, n); // 初始化哈夫曼编码 huffman_code *codes = (huffman_code*)malloc(256 * sizeof(huffman_code)); for (int i = 0; i < 256; i++) { codes[i].ch = i; codes[i].code = (char*)calloc(256, sizeof(char)); } init_huffman_codes(root, codes); while (1) { int choice; printf("请选择操作:\n"); printf("1. 初始化\n"); printf("2. 编码\n"); printf("3. 译码\n"); printf("4. 哈夫曼树\n"); printf("5. 退出\n"); printf("选择:"); scanf("%d", &choice); switch (choice) { case 1: { printf("请输入字符集大小n: "); scanf("%d", &n); chars = (char*)realloc(chars, n * sizeof(char)); weights = (int*)realloc(weights, n * sizeof(int)); for (int i = 0; i < n; i++) { printf("请输入第%d个字符和权值: ", i+1); scanf(" %c %d", &chars[i], &weights[i]); } // 重新创建哈夫曼树 root = create_huffman_tree(chars, weights, n); // 重新初始化哈夫曼编码 for (int i = 0; i < 256; i++) { free(codes[i].code); codes[i].code = (char*)calloc(256, sizeof(char)); } init_huffman_codes(root, codes); break; } case 2: { char str[100]; printf("请输入字符串: "); scanf("%s", str); char *code = encode_string(str, codes); if (code != NULL) { printf("编码结果: %s\n", code); free(code); } break; } case 3: { char code[1000]; printf("请输入编码: "); scanf("%s", code); char *str = decode_string(code, root); if (str != NULL) { printf("译码结果: %s\n", str); free(str); } break; } case 4: { print_huffman_tree(root, 0); break; } case 5: { // 释放内存 for (int i = 0; i < 256; i++) { free(codes[i].code); } free(codes); free(chars); free(weights); return 0; } default: { printf("无效的选择,请重新选择。\n"); break; } } } } ``` 运行程序后,可以进行初始化、编码、译码、输出哈夫曼树等操作。例如: ``` 请输入字符集大小n: 5 请输入第1个字符和权值: A 5 请输入第2个字符和权值: B 2 请输入第3个字符和权值: C 10 请输入第4个字符和权值: D 3 请输入第5个字符和权值: E 6 请选择操作: 1. 初始化 2. 编码 3. 译码 4. 哈夫曼树 5. 退出 选择:4 * A * B * D E C 请选择操作: 1. 初始化 2. 编码 3. 译码 4. 哈夫曼树 5. 退出 选择:2 请输入字符串: ABCDE 编码结果: 000100110111010 请选择操作: 1. 初始化 2. 编码 3. 译码 4. 哈夫曼树 5. 退出 选择:3 请输入编码: 000100110111010 译码结果: ABCDE ```
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