使用c语言编程实现以下要求要求: 1)从终端读入字符集大小为n,及n个字符和n个权值,建立哈夫曼树,进行编码并且输出,并将它存于文件hfmtree中。 2)利用已建好的哈夫曼编码文件hfmtree,对存储于文件中的某正文进行编码。输出字符正文,再输出该文的二进制码。 3)对2)的编码进行译码,译码结果存储到文件中,并与编码前的文件对比。

时间: 2024-03-24 18:38:35 浏览: 120
好的,这是一个较为复杂的问题,需要通过多个步骤来实现。我会尽量详细地解释每个步骤的实现方法。 首先,我们需要了解哈夫曼编码的原理。哈夫曼编码是一种用于无损数据压缩的算法,它将出现频率高的字符用较短的编码表示,出现频率低的字符用较长的编码表示,从而实现对数据的压缩。 以下是实现该问题的步骤: 1. 从终端读入字符集大小为n,及n个字符和n个权值,建立哈夫曼树,进行编码并且输出,并将它存于文件hfmtree中。 这个步骤可以分为两个小步骤: 1.1 建立哈夫曼树 下面是建立哈夫曼树的方法: 首先,我们需要定义一个哈夫曼树节点的结构体: ```c struct HuffmanNode { char ch; int weight; int parent; int left; int right; }; ``` 其中,ch表示字符,weight表示权值,parent表示父节点的下标,left和right表示左右子节点的下标。 接下来,我们需要定义一个比较函数,用于排序: ```c int cmp(const void *a, const void *b) { return ((struct HuffmanNode *)a)->weight - ((struct HuffmanNode *)b)->weight; } ``` 然后,我们需要按照权值从小到大排序,建立哈夫曼树: ```c void buildHuffmanTree(struct HuffmanNode *huffmanTree, int n) { int i, j, k; for (i = 0; i < n; i++) { huffmanTree[i].parent = huffmanTree[i].left = huffmanTree[i].right = -1; } for (i = n; i < 2 * n - 1; i++) { huffmanTree[i].parent = huffmanTree[i].left = huffmanTree[i].right = -1; int min1 = -1, min2 = -1; for (j = 0; j < i; j++) { if (huffmanTree[j].parent == -1) { if (min1 == -1 || huffmanTree[j].weight < huffmanTree[min1].weight) { min2 = min1; min1 = j; } else if (min2 == -1 || huffmanTree[j].weight < huffmanTree[min2].weight) { min2 = j; } } } huffmanTree[i].weight = huffmanTree[min1].weight + huffmanTree[min2].weight; huffmanTree[i].left = min1; huffmanTree[i].right = min2; huffmanTree[min1].parent = i; huffmanTree[min2].parent = i; } } ``` 其中,n是字符集大小,huffmanTree是哈夫曼树的数组。 1.2 进行编码并且输出,并将它存于文件hfmtree中 下面是进行编码的方法: 首先,我们需要定义一个编码表的结构体: ```c struct CodeNode { char ch; char code[100]; }; ``` 其中,ch表示字符,code表示编码字符串。 接下来,我们需要遍历哈夫曼树,生成编码表: ```c void generateCode(struct HuffmanNode *huffmanTree, int n, struct CodeNode *codeTable) { int i, j, k; for (i = 0; i < n; i++) { int node = i; k = 0; while (huffmanTree[node].parent != -1) { int parent = huffmanTree[node].parent; if (node == huffmanTree[parent].left) { codeTable[i].code[k++] = '0'; } else { codeTable[i].code[k++] = '1'; } node = parent; } codeTable[i].code[k] = '\0'; strrev(codeTable[i].code); codeTable[i].ch = huffmanTree[i].ch; } } ``` 其中,n是字符集大小,huffmanTree是哈夫曼树的数组,codeTable是编码表的数组。 最后,我们需要将哈夫曼树和编码表存入文件hfmtree中: ```c void saveHuffmanTree(struct HuffmanNode *huffmanTree, int n, struct CodeNode *codeTable) { FILE *fp = fopen("hfmtree", "wb"); fwrite(&n, sizeof(int), 1, fp); fwrite(huffmanTree, sizeof(struct HuffmanNode), 2 * n - 1, fp); fwrite(codeTable, sizeof(struct CodeNode), n, fp); fclose(fp); } ``` 2. 利用已建好的哈夫曼编码文件hfmtree,对存储于文件中的某正文进行编码。输出字符正文,再输出该文的二进制码。 这个步骤可以分为两个小步骤: 2.1 对存储于文件中的某正文进行编码 下面是对正文进行编码的方法: 首先,我们需要读取文件hfmtree中的哈夫曼树和编码表: ```c void readHuffmanTree(struct HuffmanNode *huffmanTree, int *n, struct CodeNode *codeTable) { FILE *fp = fopen("hfmtree", "rb"); fread(n, sizeof(int), 1, fp); fread(huffmanTree, sizeof(struct HuffmanNode), 2 * (*n) - 1, fp); fread(codeTable, sizeof(struct CodeNode), *n, fp); fclose(fp); } ``` 然后,我们需要读取正文文件,对其中的每个字符进行编码: ```c void encode(char *infile, char *outfile, struct CodeNode *codeTable, int n) { FILE *fin = fopen(infile, "rb"); FILE *fout = fopen(outfile, "wb"); int i, j, k; char ch; while (fread(&ch, sizeof(char), 1, fin) == 1) { for (i = 0; i < n; i++) { if (ch == codeTable[i].ch) { fwrite(codeTable[i].code, sizeof(char), strlen(codeTable[i].code), fout); break; } } } fclose(fin); fclose(fout); } ``` 其中,infile是正文文件名,outfile是编码文件名,codeTable是编码表,n是字符集大小。 2.2 输出字符正文,再输出该文的二进制码 下面是输出字符正文和二进制码的方法: ```c void printCode(char *filename) { FILE *fp = fopen(filename, "rb"); char ch; printf("Character text: "); while (fread(&ch, sizeof(char), 1, fp) == 1) { printf("%c", ch); } printf("\n"); fseek(fp, 0, SEEK_SET); printf("Binary code: "); while (fread(&ch, sizeof(char), 1, fp) == 1) { for (int i = 7; i >= 0; i--) { if (ch & (1 << i)) printf("1"); else printf("0"); } } printf("\n"); fclose(fp); } ``` 其中,filename是编码文件名。 3. 对2)的编码进行译码,译码结果存储到文件中,并与编码前的文件对比。 这个步骤也可以分为两个小步骤: 3.1 对编码进行译码 下面是对编码进行译码的方法: 首先,我们需要读取文件hfmtree中的哈夫曼树和编码表: ```c void readHuffmanTree(struct HuffmanNode *huffmanTree, int *n, struct CodeNode *codeTable) { FILE *fp = fopen("hfmtree", "rb"); fread(n, sizeof(int), 1, fp); fread(huffmanTree, sizeof(struct HuffmanNode), 2 * (*n) - 1, fp); fread(codeTable, sizeof(struct CodeNode), *n, fp); fclose(fp); } ``` 接下来,我们需要读取编码文件,将二进制码转化为字符: ```c void decode(char *infile, char *outfile, struct HuffmanNode *huffmanTree, int n) { FILE *fin = fopen(infile, "rb"); FILE *fout = fopen(outfile, "wb"); int i, j, k, node = 2 * n - 2; char ch; while (fread(&ch, sizeof(char), 1, fin) == 1) { for (i = 7; i >= 0; i--) { if (ch & (1 << i)) { node = huffmanTree[node].right; } else { node = huffmanTree[node].left; } if (huffmanTree[node].left == -1 && huffmanTree[node].right == -1) { fwrite(&huffmanTree[node].ch, sizeof(char), 1, fout); node = 2 * n - 2; } } } fclose(fin); fclose(fout); } ``` 其中,infile是编码文件名,outfile是译码文件名,huffmanTree是哈夫曼树,n是字符集大小。 3.2 译码结果存储到文件中,并与编码前的文件对比 下面是将译码结果存储到文件中,并与编码前的文件对比的方法: ```c void compareFiles(char *file1, char *file2) { FILE *fp1 = fopen(file1, "rb"); FILE *fp2 = fopen(file2, "rb"); char ch1, ch2; while (fread(&ch1, sizeof(char), 1, fp1) == 1 && fread(&ch2, sizeof(char), 1, fp2) == 1) { if (ch1 != ch2) { printf("Files are not the same.\n"); fclose(fp1); fclose(fp2); return; } } if (fread(&ch1, sizeof(char), 1, fp1) != fread(&ch2, sizeof(char), 1, fp2)) { printf("Files are not the same.\n"); fclose(fp1); fclose(fp2); return; } printf("Files are the same.\n"); fclose(fp1); fclose(fp2); } ``` 其中,file1是原始文件名,file2是译码文件名。 最后,我们可以将上述方法组合起来,实现对正文进行哈夫曼编码、译码,并对译码结果与原始文件进行对比的功能。以下是完整代码:
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