用c语言写算法求哈夫曼编码

时间: 2024-03-28 19:13:39 浏览: 14
哈夫曼编码是一种用于数据压缩的编码方式,它将数据中出现频率较高的字符用较短的编码表示,而将出现频率较低的字符用较长的编码表示。以下是使用C语言实现哈夫曼编码的基本步骤: 1. 定义哈夫曼树的结构体 ``` typedef struct _HuffmanNode { char ch; int freq; struct _HuffmanNode *left; struct _HuffmanNode *right; } HuffmanNode; typedef struct _HuffmanTree { HuffmanNode *root; } HuffmanTree; ``` 2. 构建哈夫曼树 ``` void buildHuffmanTree(char *str, int len, HuffmanTree *tree) { // 统计字符出现频率 int freq[256] = {0}; for (int i = 0; i < len; i++) { freq[str[i]]++; } // 构建哈夫曼树 PriorityQueue *queue = createPriorityQueue(); for (int i = 0; i < 256; i++) { if (freq[i] > 0) { HuffmanNode *node = (HuffmanNode *) malloc(sizeof(HuffmanNode)); node->ch = (char) i; node->freq = freq[i]; node->left = NULL; node->right = NULL; enqueue(queue, node, freq[i]); } } while (queue->size > 1) { HuffmanNode *node1 = (HuffmanNode *) dequeue(queue); HuffmanNode *node2 = (HuffmanNode *) dequeue(queue); HuffmanNode *parent = (HuffmanNode *) malloc(sizeof(HuffmanNode)); parent->ch = '\0'; parent->freq = node1->freq + node2->freq; parent->left = node1; parent->right = node2; enqueue(queue, parent, parent->freq); } tree->root = (HuffmanNode *) dequeue(queue); } ``` 3. 生成哈夫曼编码 ``` void generateHuffmanCode(HuffmanNode *node, char *code, int codeLen, char **codes) { if (node == NULL) { return; } if (node->left == NULL && node->right == NULL) { code[codeLen] = '\0'; codes[node->ch] = (char *) malloc(sizeof(char) * (codeLen + 1)); strcpy(codes[node->ch], code); } else { code[codeLen] = '0'; generateHuffmanCode(node->left, code, codeLen + 1, codes); code[codeLen] = '1'; generateHuffmanCode(node->right, code, codeLen + 1, codes); } } void getHuffmanCodes(HuffmanTree *tree, char **codes) { char code[256] = {0}; generateHuffmanCode(tree->root, code, 0, codes); } ``` 完整代码如下: ``` #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> typedef struct _HuffmanNode { char ch; int freq; struct _HuffmanNode *left; struct _HuffmanNode *right; } HuffmanNode; typedef struct _HuffmanTree { HuffmanNode *root; } HuffmanTree; typedef struct _Node { void *data; int priority; struct _Node *next; } Node; typedef struct _PriorityQueue { Node *front; int size; } PriorityQueue; PriorityQueue *createPriorityQueue() { PriorityQueue *queue = (PriorityQueue *) malloc(sizeof(PriorityQueue)); queue->front = NULL; queue->size = 0; return queue; } void enqueue(PriorityQueue *queue, void *data, int priority) { Node *node = (Node *) malloc(sizeof(Node)); node->data = data; node->priority = priority; node->next = NULL; if (queue->front == NULL) { queue->front = node; } else if (queue->front->priority > priority) { node->next = queue->front; queue->front = node; } else { Node *current = queue->front; while (current->next != NULL && current->next->priority <= priority) { current = current->next; } node->next = current->next; current->next = node; } queue->size++; } void *dequeue(PriorityQueue *queue) { if (queue->front == NULL) { return NULL; } Node *node = queue->front; void *data = node->data; queue->front = node->next; free(node); queue->size--; return data; } void destroyPriorityQueue(PriorityQueue *queue) { while (queue->front != NULL) { Node *node = queue->front; queue->front = node->next; free(node); } free(queue); } void buildHuffmanTree(char *str, int len, HuffmanTree *tree) { // 统计字符出现频率 int freq[256] = {0}; for (int i = 0; i < len; i++) { freq[str[i]]++; } // 构建哈夫曼树 PriorityQueue *queue = createPriorityQueue(); for (int i = 0; i < 256; i++) { if (freq[i] > 0) { HuffmanNode *node = (HuffmanNode *) malloc(sizeof(HuffmanNode)); node->ch = (char) i; node->freq = freq[i]; node->left = NULL; node->right = NULL; enqueue(queue, node, freq[i]); } } while (queue->size > 1) { HuffmanNode *node1 = (HuffmanNode *) dequeue(queue); HuffmanNode *node2 = (HuffmanNode *) dequeue(queue); HuffmanNode *parent = (HuffmanNode *) malloc(sizeof(HuffmanNode)); parent->ch = '\0'; parent->freq = node1->freq + node2->freq; parent->left = node1; parent->right = node2; enqueue(queue, parent, parent->freq); } tree->root = (HuffmanNode *) dequeue(queue); destroyPriorityQueue(queue); } void generateHuffmanCode(HuffmanNode *node, char *code, int codeLen, char **codes) { if (node == NULL) { return; } if (node->left == NULL && node->right == NULL) { code[codeLen] = '\0'; codes[node->ch] = (char *) malloc(sizeof(char) * (codeLen + 1)); strcpy(codes[node->ch], code); } else { code[codeLen] = '0'; generateHuffmanCode(node->left, code, codeLen + 1, codes); code[codeLen] = '1'; generateHuffmanCode(node->right, code, codeLen + 1, codes); } } void getHuffmanCodes(HuffmanTree *tree, char **codes) { char code[256] = {0}; generateHuffmanCode(tree->root, code, 0, codes); } void destroyHuffmanTree(HuffmanNode *node) { if (node != NULL) { destroyHuffmanTree(node->left); destroyHuffmanTree(node->right); free(node); } } int main() { char str[] = "hello world"; int len = strlen(str); HuffmanTree tree; buildHuffmanTree(str, len, &tree); char *codes[256] = {NULL}; getHuffmanCodes(&tree, codes); printf("Huffman Codes:\n"); for (int i = 0; i < 256; i++) { if (codes[i] != NULL) { printf("%c: %s\n", i, codes[i]); } } for (int i = 0; i < 256; i++) { if (codes[i] != NULL) { free(codes[i]); } } destroyHuffmanTree(tree.root); return 0; } ```

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