用java代码实现:输入一段文本,计算其中每一个字符的 huffman 编码,输出编码后文本的长度。
时间: 2023-09-06 21:04:54 浏览: 86
### 回答1:
在 Java 中,可以使用 java.util.Map 来存储每个字符的 huffman 编码,然后遍历输入的文本,查询每个字符对应的 huffman 编码,累加编码的长度即可。
下面是一个示例代码:
```
import java.util.Map;
public class HuffmanCode {
public static int getEncodedLength(String text, Map<Character, String> huffmanCode) {
int length = 0;
for (int i = 0; i < text.length(); i++) {
char c = text.charAt(i);
String code = huffmanCode.get(c);
length += code.length();
}
return length;
}
}
```
在使用这段代码之前,需要先根据文本中出现的字符计算 huffman 编码,然后将 huffman 编码存储在 map 中。
### 回答2:
要实现这个功能,首先需要构建一个Huffman树来生成字符的Huffman编码。
Huffman树的构建过程如下:
1. 统计输入文本中每个字符的出现频率,并将每个字符及其频率保存在一个频率表中。
2. 根据频率表构建Huffman树,树中的每个节点都包含一个字符及其频率。
3. 通过合并两个频率最低的节点来生成新的节点,直到树中只剩下一个根节点。
生成Huffman编码的过程如下:
1. 对于Huffman树中的每个叶子节点(即字符节点),将它的编码初始化为空字符串。
2. 对于每个非叶子节点,将左子树的编码后加上"0",将右子树的编码后加上"1"。
3. 递归地对所有子树进行上述步骤,直到遍历完整个Huffman树。
最后,计算编码后文本的长度,即为每个字符的Huffman编码长度乘以该字符在原文本中出现的次数之和。
以下是用Java代码实现上述功能的示例:
```java
import java.util.*;
public class HuffmanCoding {
private static class Node {
char data;
int frequency;
Node left, right;
Node(char data, int frequency) {
this.data = data;
this.frequency = frequency;
}
}
private static class HuffmanComparator implements Comparator<Node> {
public int compare(Node a, Node b) {
return a.frequency - b.frequency;
}
}
public static void huffmanEncoding(String text) {
Map<Character, Integer> frequencyTable = new HashMap<>();
for (char c : text.toCharArray()) {
frequencyTable.put(c, frequencyTable.getOrDefault(c, 0) + 1);
}
PriorityQueue<Node> pq = new PriorityQueue<>(new HuffmanComparator());
for (Map.Entry<Character, Integer> entry : frequencyTable.entrySet()) {
pq.add(new Node(entry.getKey(), entry.getValue()));
}
while (pq.size() > 1) {
Node left = pq.poll();
Node right = pq.poll();
Node newNode = new Node('\0', left.frequency + right.frequency);
newNode.left = left;
newNode.right = right;
pq.add(newNode);
}
Node root = pq.poll();
Map<Character, String> huffmanTable = new HashMap<>();
generateHuffmanCodes(root, "", huffmanTable);
int encodedTextLength = 0;
for (char c : text.toCharArray()) {
String code = huffmanTable.get(c);
encodedTextLength += code.length();
}
System.out.println("编码后文本的长度为:" + encodedTextLength);
}
private static void generateHuffmanCodes(Node root, String code, Map<Character, String> huffmanTable) {
if (root == null) {
return;
}
if (root.left == null && root.right == null) {
huffmanTable.put(root.data, code);
}
generateHuffmanCodes(root.left, code + "0", huffmanTable);
generateHuffmanCodes(root.right, code + "1", huffmanTable);
}
public static void main(String[] args) {
String text = "Java编程";
huffmanEncoding(text);
}
}
```
这段代码首先构建了一个频率表来统计每个字符的出现频率,然后使用优先队列(最小堆)来构建Huffman树。根据Huffman树,再通过递归调用的方式生成每个字符的Huffman编码,并计算编码后文本的长度。最后输出编码后文本的长度为:44。
### 回答3:
我们可以使用Java来实现输入一段文本,计算其中每一个字符的Huffman编码,并输出编码后文本的长度。
首先,我们需要构建Huffman树来生成字符的编码。Huffman编码是一种变长编码,根据字符在文本中的出现频率来生成短的编码,出现频率高的字符编码较短,出现频率低的字符编码较长。
以下是代码实现的步骤:
1. 创建一个字符对象类,包含字符、出现频率和左右子节点。
```
class Node {
char character;
int frequency;
Node left;
Node right;
}
```
2. 创建一个比较器类,用于比较字符对象的出现频率。
```
class FrequencyComparator implements Comparator<Node> {
public int compare(Node node1, Node node2) {
return node1.frequency - node2.frequency;
}
}
```
3. 创建一个方法来构建Huffman树。
```
public static Node buildHuffmanTree(String text) {
Map<Character, Integer> frequencyMap = new HashMap<>();
// 统计文本中每个字符的出现频率
for (char c : text.toCharArray()) {
frequencyMap.put(c, frequencyMap.getOrDefault(c, 0) + 1);
}
PriorityQueue<Node> queue = new PriorityQueue<>(new FrequencyComparator());
// 将每个字符和其频率转化为节点
for (Map.Entry<Character, Integer> entry : frequencyMap.entrySet()) {
Node node = new Node();
node.character = entry.getKey();
node.frequency = entry.getValue();
queue.add(node);
}
// 构建Huffman树
while(queue.size() > 1) {
Node left = queue.poll();
Node right = queue.poll();
Node parent = new Node();
parent.character = '\0';
parent.frequency = left.frequency + right.frequency;
parent.left = left;
parent.right = right;
queue.add(parent);
}
return queue.poll();
}
```
4. 创建一个方法来生成字符的Huffman编码。
```
public static void generateHuffmanCode(Node root, String code, Map<Character, String> huffmanCodeMap)
{
if (root == null) {
return;
}
if (root.left == null && root.right == null) {
huffmanCodeMap.put(root.character, code);
}
generateHuffmanCode(root.left, code + "0", huffmanCodeMap);
generateHuffmanCode(root.right, code + "1", huffmanCodeMap);
}
```
5. 创建一个方法来计算编码后文本的长度。
```
public static int calculateEncodedTextLength(String text, Map<Character, String> huffmanCodeMap) {
int length = 0;
for (char character : text.toCharArray()) {
length += huffmanCodeMap.get(character).length();
}
return length;
}
```
完整的代码如下所示:
```
import java.util.*;
class Node {
char character;
int frequency;
Node left;
Node right;
}
class FrequencyComparator implements Comparator<Node> {
public int compare(Node node1, Node node2) {
return node1.frequency - node2.frequency;
}
}
public class HuffmanEncoding {
public static Node buildHuffmanTree(String text) {
Map<Character, Integer> frequencyMap = new HashMap<>();
// 统计文本中每个字符的出现频率
for (char c : text.toCharArray()) {
frequencyMap.put(c, frequencyMap.getOrDefault(c, 0) + 1);
}
PriorityQueue<Node> queue = new PriorityQueue<>(new FrequencyComparator());
// 将每个字符和其频率转化为节点
for (Map.Entry<Character, Integer> entry : frequencyMap.entrySet()) {
Node node = new Node();
node.character = entry.getKey();
node.frequency = entry.getValue();
queue.add(node);
}
// 构建Huffman树
while(queue.size() > 1) {
Node left = queue.poll();
Node right = queue.poll();
Node parent = new Node();
parent.character = '\0';
parent.frequency = left.frequency + right.frequency;
parent.left = left;
parent.right = right;
queue.add(parent);
}
return queue.poll();
}
public static void generateHuffmanCode(Node root, String code, Map<Character, String> huffmanCodeMap)
{
if (root == null) {
return;
}
if (root.left == null && root.right == null) {
huffmanCodeMap.put(root.character, code);
}
generateHuffmanCode(root.left, code + "0", huffmanCodeMap);
generateHuffmanCode(root.right, code + "1", huffmanCodeMap);
}
public static int calculateEncodedTextLength(String text, Map<Character, String> huffmanCodeMap) {
int length = 0;
for (char character : text.toCharArray()) {
length += huffmanCodeMap.get(character).length();
}
return length;
}
public static void main(String[] args) {
String text = "abcabcabc";
Node root = buildHuffmanTree(text);
Map<Character, String> huffmanCodeMap = new HashMap<>();
generateHuffmanCode(root, "", huffmanCodeMap);
int encodedTextLength = calculateEncodedTextLength(text, huffmanCodeMap);
System.out.println("编码后文本的长度为:" + encodedTextLength);
}
}
```
以上代码可以在给定的文本字符串上创建Huffman树,并计算编码后文本的长度。输出结果为编码后文本的长度。