对已知概率分布的字符进行霍夫曼编码的c语言程序

时间: 2024-02-20 13:57:09 浏览: 73
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一个C编写的霍夫曼编码程序

star3星 · 编辑精心推荐
以下是对已知概率分布的字符进行霍夫曼编码的C语言程序的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_TREE_HT 100 // 霍夫曼树节点 struct HuffmanNode { char character; int frequency; struct HuffmanNode *left, *right; }; // 霍夫曼编码表 struct HuffmanTable { char character; char code[MAX_TREE_HT]; }; // 创建霍夫曼树节点 struct HuffmanNode *createHuffmanNode(char character, int frequency) { struct HuffmanNode *node = malloc(sizeof(struct HuffmanNode)); node->character = character; node->frequency = frequency; node->left = node->right = NULL; return node; } // 交换两个霍夫曼树节点 void swapHuffmanNode(struct HuffmanNode **a, struct HuffmanNode **b) { struct HuffmanNode *temp = *a; *a = *b; *b = temp; } // 建立最小堆 void minHeap(struct HuffmanNode **huffmanTree, int size, int index) { int smallest = index; int left = 2 * index + 1; int right = 2 * index + 2; if (left < size && huffmanTree[left]->frequency < huffmanTree[smallest]->frequency) { smallest = left; } if (right < size && huffmanTree[right]->frequency < huffmanTree[smallest]->frequency) { smallest = right; } if (smallest != index) { swapHuffmanNode(&huffmanTree[index], &huffmanTree[smallest]); minHeap(huffmanTree, size, smallest); } } // 构建霍夫曼树 struct HuffmanNode *buildHuffmanTree(char characters[], int frequencies[], int size) { struct HuffmanNode **huffmanTree = malloc(size * sizeof(struct HuffmanNode *)); for (int i = 0; i < size; i++) { huffmanTree[i] = createHuffmanNode(characters[i], frequencies[i]); } int n = size; for (int i = (n / 2) - 1; i >= 0; i--) { minHeap(huffmanTree, n, i); } while (n > 1) { struct HuffmanNode *left = huffmanTree[0]; swapHuffmanNode(&huffmanTree[0], &huffmanTree[n - 1]); n--; minHeap(huffmanTree, n, 0); struct HuffmanNode *right = huffmanTree[0]; swapHuffmanNode(&huffmanTree[0], &huffmanTree[n - 1]); n--; minHeap(huffmanTree, n, 0); struct HuffmanNode *parent = createHuffmanNode('$', left->frequency + right->frequency); parent->left = left; parent->right = right; huffmanTree[n] = parent; n++; minHeap(huffmanTree, n, n - 1); } return huffmanTree[0]; } // 生成霍夫曼编码表 void generateHuffmanTable(struct HuffmanNode *root, char prefix[], int index, struct HuffmanTable huffmanTable[]) { if (root == NULL) { return; } if (root->left == NULL && root->right == NULL) { huffmanTable[root->character].character = root->character; strcpy(huffmanTable[root->character].code, prefix); } prefix[index] = '0'; prefix[index + 1] = '\0'; generateHuffmanTable(root->left, prefix, index + 1, huffmanTable); prefix[index] = '1'; prefix[index + 1] = '\0'; generateHuffmanTable(root->right, prefix, index + 1, huffmanTable); } // 打印霍夫曼编码表 void printHuffmanTable(struct HuffmanTable huffmanTable[], int size) { printf("Huffman Table:\n"); for (int i = 0; i < size; i++) { if (huffmanTable[i].character != '\0') { printf("%c: %s\n", huffmanTable[i].character, huffmanTable[i].code); } } } int main() { char characters[] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'}; int frequencies[] = {5, 9, 12, 13, 16, 45}; int size = sizeof(characters) / sizeof(char); struct HuffmanNode *root = buildHuffmanTree(characters, frequencies, size); struct HuffmanTable huffmanTable[MAX_TREE_HT]; char prefix[MAX_TREE_HT]; prefix[0] = '\0'; generateHuffmanTable(root, prefix, 0, huffmanTable); printHuffmanTable(huffmanTable, size); return 0; } ``` 在这个示例代码中,我们定义了一个 `HuffmanNode` 结构体,表示霍夫曼树的节点,包含字符和出现频率。我们还定义了一个 `HuffmanTable` 结构体,表示霍夫曼编码表,包含字符和编码。然后,我们实现了创建霍夫曼树节点的函数 `createHuffmanNode`,交换两个霍夫曼树节点的函数 `swapHuffmanNode`,建立最小堆的函数 `minHeap`,构建霍夫曼树的函数 `buildHuffmanTree`,生成霍夫曼编码表的函数 `generateHuffmanTable`,和打印霍夫曼编码表的函数 `printHuffmanTable`。 在 `main` 函数中,我们定义了字符集和出现频率,然后调用 `buildHuffmanTree` 函数构建霍夫曼树,调用 `generateHuffmanTable` 函数生成霍夫曼编码表,最后调用 `printHuffmanTable` 函数打印霍夫曼编码表。 请注意,这个示例代码中使用了递归来生成霍夫曼编码表。实际上,也可以使用栈来实现迭代方式的生成霍夫曼编码表。
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