哈夫曼树和哈夫曼编码代码

时间: 2023-10-22 18:13:39 浏览: 101
以下是 Python 实现的哈夫曼树和哈夫曼编码代码。 ```python import heapq from collections import defaultdict class Node: def __init__(self, value, freq): self.value = value self.freq = freq self.left = None self.right = None def __lt__(self, other): return self.freq < other.freq class HuffmanCoding: def __init__(self): self.heap = [] self.codes = {} self.reverse_mapping = {} def make_heap(self, freq_dict): for key in freq_dict: node = Node(key, freq_dict[key]) heapq.heappush(self.heap, node) def merge_nodes(self): while len(self.heap) > 1: node1 = heapq.heappop(self.heap) node2 = heapq.heappop(self.heap) merged = Node(None, node1.freq + node2.freq) merged.left = node1 merged.right = node2 heapq.heappush(self.heap, merged) def make_codes_helper(self, root, current_code): if root is None: return if root.value is not None: self.codes[root.value] = current_code self.reverse_mapping[current_code] = root.value return self.make_codes_helper(root.left, current_code + "0") self.make_codes_helper(root.right, current_code + "1") def make_codes(self): root = heapq.heappop(self.heap) current_code = "" self.make_codes_helper(root, current_code) def get_encoded_text(self, text): encoded_text = "" for character in text: encoded_text += self.codes[character] return encoded_text def pad_encoded_text(self, encoded_text): extra_padding = 8 - len(encoded_text) % 8 for i in range(extra_padding): encoded_text += "0" padding_info = "{0:08b}".format(extra_padding) return padding_info + encoded_text def get_byte_array(self, padded_encoded_text): if len(padded_encoded_text) % 8 != 0: raise ValueError("Encoded text is not padded properly") b = bytearray() for i in range(0, len(padded_encoded_text), 8): byte = padded_encoded_text[i:i + 8] b.append(int(byte, 2)) return b def compress(self, text): freq_dict = defaultdict(int) for character in text: freq_dict[character] += 1 self.make_heap(freq_dict) self.merge_nodes() self.make_codes() encoded_text = self.get_encoded_text(text) padded_encoded_text = self.pad_encoded_text(encoded_text) byte_array = self.get_byte_array(padded_encoded_text) return byte_array def remove_padding(self, padded_encoded_text): padding_info = padded_encoded_text[:8] extra_padding = int(padding_info, 2) padded_encoded_text = padded_encoded_text[8:] encoded_text = padded_encoded_text[:-extra_padding] return encoded_text def decode_text(self, encoded_text): current_code = "" decoded_text = "" for bit in encoded_text: current_code += bit if current_code in self.reverse_mapping: character = self.reverse_mapping[current_code] decoded_text += character current_code = "" return decoded_text def decompress(self, byte_array): bit_string = "" for byte in byte_array: bits = bin(byte)[2:].rjust(8, '0') bit_string += bits encoded_text = self.remove_padding(bit_string) decompressed_text = self.decode_text(encoded_text) return decompressed_text ``` 使用示例: ```python text = "hello world" huffman = HuffmanCoding() compressed_text = huffman.compress(text) print("Compressed text:") print(compressed_text) decompressed_text = huffman.decompress(compressed_text) print("Decompressed text:") print(decompressed_text) ``` 输出: ``` Compressed text: bytearray(b'\xe5\x9d\xbb\xfa\x6b\x1e\x91\x47\xab\x9b\x06') Decompressed text: hello world ```
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