利用C语言编写软件实现上述功能。具体要求为:从键盘任意输入一个由英文字母构成的文本字符串,例如“ilikelearningdatastructurecourse”,首先根据该字符串创建Huffman树,之后进行Huffman编码,然后把该字符串的Huffman编码结果向屏幕输出。能够利用前述的Huffman编码结果对某0-1码流进行解码得到字符串

时间: 2024-02-15 09:05:00 浏览: 62
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C语言实现Huffman树,Huffman编码

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好的,这是一个很有挑战性的问题。首先,我们需要实现Huffman树的创建和Huffman编码的算法。然后,我们需要把输入的字符串转换为Huffman编码,并把编码结果输出到屏幕上。最后,我们需要实现解码的算法,使得我们能够从Huffman编码中还原出原始字符串。 下面是一个可能的C语言实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_CHARACTERS 256 typedef struct node { char character; int frequency; struct node *left, *right; } Node; typedef struct code { char character; char *bits; } Code; Node *create_node(char character, int frequency, Node *left, Node *right) { Node *node = (Node *) malloc(sizeof(Node)); node->character = character; node->frequency = frequency; node->left = left; node->right = right; return node; } void destroy_node(Node *node) { if (node) { destroy_node(node->left); destroy_node(node->right); free(node); } } int compare_nodes(const void *a, const void *b) { const Node *node1 = *(const Node **) a; const Node *node2 = *(const Node **) b; return node1->frequency - node2->frequency; } Node *build_huffman_tree(int *frequencies) { int i; Node *nodes[MAX_CHARACTERS]; int num_nodes = 0; for (i = 0; i < MAX_CHARACTERS; i++) { if (frequencies[i] > 0) { nodes[num_nodes++] = create_node((char) i, frequencies[i], NULL, NULL); } } while (num_nodes > 1) { qsort(nodes, num_nodes, sizeof(Node *), compare_nodes); Node *left = nodes[0]; Node *right = nodes[1]; Node *parent = create_node('\0', left->frequency + right->frequency, left, right); nodes[0] = parent; nodes[1] = nodes[--num_nodes]; } return nodes[0]; } void build_codes(Node *node, Code *codes, char *bits, int num_bits) { if (node->left) { bits[num_bits] = '0'; build_codes(node->left, codes, bits, num_bits + 1); } if (node->right) { bits[num_bits] = '1'; build_codes(node->right, codes, bits, num_bits + 1); } if (!node->left && !node->right) { codes[node->character].character = node->character; codes[node->character].bits = (char *) malloc((num_bits + 1) * sizeof(char)); strncpy(codes[node->character].bits, bits, num_bits); codes[node->character].bits[num_bits] = '\0'; } } void destroy_codes(Code *codes) { int i; for (i = 0; i < MAX_CHARACTERS; i++) { if (codes[i].bits) { free(codes[i].bits); } } } char *encode(char *text, Code *codes) { int i, j, k; int length = strlen(text); char *bits = (char *) malloc(length * MAX_CHARACTERS * sizeof(char)); for (i = 0, k = 0; i < length; i++) { Code code = codes[text[i]]; for (j = 0; j < strlen(code.bits); j++, k++) { bits[k] = code.bits[j]; } } bits[k] = '\0'; return bits; } char *decode(char *bits, Node *root) { int i, j, k; int length = strlen(bits); char *text = (char *) malloc((length / 8 + 1) * sizeof(char)); for (i = 0, k = 0; i < length; ) { Node *node = root; while (node->left && node->right) { if (bits[i] == '0') { node = node->left; } else { node = node->right; } i++; } text[k++] = node->character; } text[k] = '\0'; return text; } int main() { char text[MAX_CHARACTERS]; int frequencies[MAX_CHARACTERS] = {0}; int i; printf("Enter a text string: "); scanf("%s", text); for (i = 0; i < strlen(text); i++) { frequencies[text[i]]++; } Node *root = build_huffman_tree(frequencies); Code codes[MAX_CHARACTERS]; char bits[MAX_CHARACTERS]; build_codes(root, codes, bits, 0); char *encoded = encode(text, codes); printf("Encoded: %s\n", encoded); char *decoded = decode(encoded, root); printf("Decoded: %s\n", decoded); destroy_node(root); destroy_codes(codes); free(encoded); free(decoded); return 0; } ``` 这个程序首先从标准输入中读取一个字符串,然后计算每个字符出现的频率,并使用这些频率构建Huffman树。然后,它使用该树构建字符的编码表,并将输入字符串编码为Huffman编码。最后,它使用Huffman编码和Huffman树来还原原始字符串,并将其输出到标准输出中。 这个程序使用了一些C语言的标准库函数,例如`malloc()`、`free()`、`qsort()`和`strncpy()`。如果你不熟悉这些函数,可以查找相应的文档来了解它们的用法。
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