举例实现哈夫曼编码与译码

时间: 2024-03-31 12:28:19 浏览: 15
哈夫曼编码是一种可变长度编码,它通过将出现频率较高的字符用较短的编码表示,从而实现对文本的高效压缩。下面是Java实现哈夫曼编码与译码的示例代码: ``` import java.util.PriorityQueue; import java.util.Scanner; class HuffmanNode implements Comparable<HuffmanNode> { int frequency; char data; HuffmanNode left, right; public HuffmanNode(int frequency, char data) { this.frequency = frequency; this.data = data; left = right = null; } public int compareTo(HuffmanNode node) { return frequency - node.frequency; } } public class HuffmanCoding { public static void main(String[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); System.out.print("Enter the input string: "); String input = scanner.nextLine(); int[] frequency = new int[256]; for (int i = 0; i < input.length(); i++) { frequency[input.charAt(i)]++; } PriorityQueue<HuffmanNode> queue = new PriorityQueue<>(); for (int i = 0; i < 256; i++) { if (frequency[i] > 0) { queue.add(new HuffmanNode(frequency[i], (char) i)); } } while (queue.size() > 1) { HuffmanNode left = queue.poll(); HuffmanNode right = queue.poll(); HuffmanNode parent = new HuffmanNode(left.frequency + right.frequency, '-'); parent.left = left; parent.right = right; queue.add(parent); } HuffmanNode root = queue.poll(); String[] codes = new String[256]; generateCodes(root, "", codes); System.out.println("Huffman Codes:"); for (int i = 0; i < 256; i++) { if (codes[i] != null) { System.out.println((char) i + ": " + codes[i]); } } String encoded = encode(input, codes); System.out.println("Encoded string: " + encoded); String decoded = decode(encoded, root); System.out.println("Decoded string: " + decoded); } public static void generateCodes(HuffmanNode node, String code, String[] codes) { if (node == null) { return; } if (node.left == null && node.right == null) { codes[node.data] = code; } generateCodes(node.left, code + "0", codes); generateCodes(node.right, code + "1", codes); } public static String encode(String input, String[] codes) { StringBuilder builder = new StringBuilder(); for (int i = 0; i < input.length(); i++) { builder.append(codes[input.charAt(i)]); } return builder.toString(); } public static String decode(String input, HuffmanNode root) { StringBuilder builder = new StringBuilder(); HuffmanNode current = root; for (int i = 0; i < input.length(); i++) { if (input.charAt(i) == '0') { current = current.left; } else { current = current.right; } if (current.left == null && current.right == null) { builder.append(current.data); current = root; } } return builder.toString(); } } ``` 在这个示例代码中,我们首先输入一个字符串,然后计算每个字符出现的频率。接着,我们使用优先队列来构建哈夫曼树。在构建哈夫曼树的过程中,我们将出现频率较小的节点作为左子树,出现频率较大的节点作为右子树,然后将它们的父节点的频率设置为它们的和。最后,我们使用递归的方式生成每个字符的哈夫曼编码,并将编码存储在一个字符串数组中。接着,我们使用生成的哈夫曼编码对输入字符串进行编码,并输出编码后的字符串。最后,我们使用哈夫曼树对编码后的字符串进行解码,并输出解码后的字符串。

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