请用c语言编写以下代码:2. 哈夫曼编码 任务:根据电文中各字符出现的频率,建立哈夫曼树,并设计字符的哈夫曼编码。 功能要求: 1) 建立并输出哈夫曼树的存储结构; 2) 根据哈夫曼树,设计并输出对应字符的哈夫曼编码; 3) 将指定接收到的电文进行译码并输出。 界面要求:程序运行后,给出菜单项的内容和输入提示: 1. 建立哈夫曼树 2. 哈夫曼编码 3. 译码 0. 退出 请选择0-3:

时间: 2024-03-25 08:35:38 浏览: 17
以下是用C语言编写的哈夫曼编码程序: ``` #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_TREE_HT 100 struct MinHeapNode { char data; unsigned freq; struct MinHeapNode *left, *right; }; struct MinHeap { unsigned size; unsigned capacity; struct MinHeapNode **array; }; struct MinHeapNode *newNode(char data, unsigned freq) { struct MinHeapNode *node = (struct MinHeapNode *)malloc(sizeof(struct MinHeapNode)); node->left = node->right = NULL; node->data = data; node->freq = freq; return node; } struct MinHeap *createMinHeap(unsigned capacity) { struct MinHeap *minHeap = (struct MinHeap *)malloc(sizeof(struct MinHeap)); minHeap->size = 0; minHeap->capacity = capacity; minHeap->array = (struct MinHeapNode **)malloc(minHeap->capacity * sizeof(struct MinHeapNode *)); return minHeap; } void swapMinHeapNode(struct MinHeapNode **a, struct MinHeapNode **b) { struct MinHeapNode *t = *a; *a = *b; *b = t; } void minHeapify(struct MinHeap *minHeap, int idx) { int smallest = idx; int left = 2 * idx + 1; int right = 2 * idx + 2; if (left < minHeap->size && minHeap->array[left]->freq < minHeap->array[smallest]->freq) { smallest = left; } if (right < minHeap->size && minHeap->array[right]->freq < minHeap->array[smallest]->freq) { smallest = right; } if (smallest != idx) { swapMinHeapNode(&minHeap->array[smallest], &minHeap->array[idx]); minHeapify(minHeap, smallest); } } int isSizeOne(struct MinHeap *minHeap) { return (minHeap->size == 1); } struct MinHeapNode *extractMin(struct MinHeap *minHeap) { struct MinHeapNode *temp = minHeap->array[0]; minHeap->array[0] = minHeap->array[minHeap->size - 1]; --minHeap->size; minHeapify(minHeap, 0); return temp; } void insertMinHeap(struct MinHeap *minHeap, struct MinHeapNode *minHeapNode) { ++minHeap->size; int i = minHeap->size - 1; while (i && minHeapNode->freq < minHeap->array[(i - 1) / 2]->freq) { minHeap->array[i] = minHeap->array[(i - 1) / 2]; i = (i - 1) / 2; } minHeap->array[i] = minHeapNode; } void buildMinHeap(struct MinHeap *minHeap) { int n = minHeap->size - 1; int i; for (i = (n - 1) / 2; i >= 0; --i) { minHeapify(minHeap, i); } } void printArr(int arr[], int n) { int i; for (i = 0; i < n; ++i) { printf("%d", arr[i]); } printf("\n"); } int isLeaf(struct MinHeapNode *root) { return !(root->left) && !(root->right); } struct MinHeap *createAndBuildMinHeap(char data[], int freq[], int size) { struct MinHeap *minHeap = createMinHeap(size); for (int i = 0; i < size; ++i) { minHeap->array[i] = newNode(data[i], freq[i]); } minHeap->size = size; buildMinHeap(minHeap); return minHeap; } struct MinHeapNode *buildHuffmanTree(char data[], int freq[], int size) { struct MinHeapNode *left, *right, *top; struct MinHeap *minHeap = createAndBuildMinHeap(data, freq, size); while (!isSizeOne(minHeap)) { left = extractMin(minHeap); right = extractMin(minHeap); top = newNode('$', left->freq + right->freq); top->left = left; top->right = right; insertMinHeap(minHeap, top); } return extractMin(minHeap); } void printCodes(struct MinHeapNode *root, int arr[], int top) { if (root->left) { arr[top] = 0; printCodes(root->left, arr, top + 1); } if (root->right) { arr[top] = 1; printCodes(root->right, arr, top + 1); } if (isLeaf(root)) { printf("%c: ", root->data); printArr(arr, top); } } void HuffmanCodes(char data[], int freq[], int size) { struct MinHeapNode *root = buildHuffmanTree(data, freq, size); int arr[MAX_TREE_HT], top = 0; printCodes(root, arr, top); } void decodeHuffman(struct MinHeapNode *root, char *string) { struct MinHeapNode *curr = root; printf("Decoded string: "); for (int i = 0; i < strlen(string); ++i) { if (string[i] == '0') { curr = curr->left; } else { curr = curr->right; } if (isLeaf(curr)) { printf("%c", curr->data); curr = root; } } printf("\n"); } int main() { char data[100]; int freq[100]; int choice = -1; int size = 0; while (choice != 0) { printf("1. Build Huffman tree\n"); printf("2. Huffman encoding\n"); printf("3. Decoding\n"); printf("0. Exit\n"); printf("Please choose 0-3: "); scanf("%d", &choice); switch (choice) { case 1: { printf("Enter the number of characters: "); scanf("%d", &size); printf("Enter the characters and their frequencies:\n"); for (int i = 0; i < size; ++i) { scanf(" %c %d", &data[i], &freq[i]); } printf("Huffman tree:\n"); struct MinHeapNode *root = buildHuffmanTree(data, freq, size); printf("Data: %c, Freq: %d\n", root->data, root->freq); break; } case 2: { printf("Enter the number of characters: "); scanf("%d", &size); printf("Enter the characters and their frequencies:\n"); for (int i = 0; i < size; ++i) { scanf(" %c %d", &data[i], &freq[i]); } HuffmanCodes(data, freq, size); break; } case 3: { char string[100]; printf("Enter the encoded string: "); scanf("%s", string); printf("Enter the characters and their frequencies:\n"); for (int i = 0; i < size; ++i) { scanf(" %c %d", &data[i], &freq[i]); } struct MinHeapNode *root = buildHuffmanTree(data, freq, size); decodeHuffman(root, string); break; } case 0: { break; } default: { printf("Invalid choice\n"); break; } } } return 0; } ``` 这个程序可以实现建立哈夫曼树、哈夫曼编码、以及译码的功能。在程序运行后,会给出菜单项的内容和输入提示,让用户选择要进行的操作。用户可以输入字符和它们的频率来建立哈夫曼树,然后程序会输出哈夫曼树的存储结构。用户也可以输入字符和它们的频率来生成哈夫曼编码,然后程序会输出对应字符的哈夫曼编码。最后,用户可以输入一个经过编码的字符串,程序会根据哈夫曼树进行译码,并输出原始字符串。

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