输入一串字符串,根据给定的字符串中字符出现的频率建立相应哈夫曼树,构造哈夫曼编码表,在此基础上可以对待压缩文件进行压缩(即编码),同时可以对压缩后的二进制编码文件进行解压(即译码)
时间: 2024-12-11 21:22:36 浏览: 66
在C语言中,要实现基于哈夫曼树的字符串压缩和解压缩功能,你需要遵循以下步骤:
构建哈夫曼树:
- 首先,统计每个字符在字符串中的频率,创建一个频率字典(例如使用
struct FrequencyNode
结构,包含字符、频率和父节点等信息)。 - 使用优先队列数据结构(如最小堆或斐波那契堆)维护未合并的节点,每次取出频率最低的两个节点,合并成一个新的节点,新节点的频率为两者的和,然后将其插入堆中。
- 这个过程重复直到只剩下一个节点,这个节点就是根节点,形成了哈夫曼树。
- 首先,统计每个字符在字符串中的频率,创建一个频率字典(例如使用
生成哈夫曼编码:
- 根据哈夫曼树,从左到右遍历每条路径,用0和1表示是否向左分支。最短的路径对应于最频繁的字符,路径越长的字符频率越低。记录下每个字符的完整路径(如前缀+数字组合)作为其对应的哈夫曼编码。
压缩(编码):
- 对原始字符串进行处理,对于每一个字符,替换为其对应的哈夫曼编码,得到压缩后的字符串。
解压(译码):
- 压缩后接收到的二进制流,按照哈夫曼编码的规则反向解析。由于编码过程中使用了自定义的映射关系,所以需要保存一份哈夫曼编码表来进行反向查找。
下面是简化的示例代码片段,用于生成哈夫曼树和编码:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
typedef struct FrequencyNode {
char ch;
int freq;
struct FrequencyNode *left, *right;
} Node;
Node* newNode(char ch, int freq) {
// 创建新的节点并初始化
}
void buildHuffmanTree(Node** root, Node** heap, int size) {
// 使用堆实现构建哈夫曼树的过程
}
char getHuffmanCode(Node* node, char prefix[]) {
if (node->left == NULL && node->right == NULL)
return prefix[0]; // 叶子节点直接返回编码
// 如果是内部节点,则递归获取左右子节点的编码
}
// 编码函数,替换字符为哈夫曼编码
void compress(const char* input, char* output) {
for(char ch : input)
output += sprintf(output, "%s", getHuffmanCode(findInTree(ch), ""));
}
// 解压函数
void decompress(const char* compressed, char* original) {
int i = 0, j = 0;
while(compressed[i]) {
decodeChar(compressed + i, original + j);
i += strlen(getHuffmanCode(findInTree(original[j]), ""));
j++;
}
}
Node* findInTree(char ch) {
// 查找给定字符的节点
}
int main() {
// 输入字符串和字符频率统计
// 构建哈夫曼树
// 压缩字符串
// 解压字符串
return 0;
}
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