C语言实现随机输入超过10字符及其频度,输出这些字符的哈夫曼编码

时间: 2023-06-18 22:07:22 浏览: 133
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C语言实现哈夫曼编码

要实现这个功能,需要先进行以下几个步骤: 1. 统计每个字符出现的频度 2. 构建哈夫曼树 3. 生成哈夫曼编码 以下是 C 语言的实现代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_CHARACTERS 128 // ASCII 码表中的字符数 // 定义哈夫曼树节点结构体 typedef struct node { char character; int frequency; struct node *left; struct node *right; } Node; // 定义哈夫曼编码结构体 typedef struct code { char character; char *bits; } Code; // 统计字符频度 int *count_frequencies(char *str) { int *frequencies = (int *) calloc(MAX_CHARACTERS, sizeof(int)); int length = strlen(str); for (int i = 0; i < length; i++) { frequencies[str[i]]++; } return frequencies; } // 创建哈夫曼树节点 Node *create_node(char character, int frequency) { Node *node = (Node *) malloc(sizeof(Node)); node->character = character; node->frequency = frequency; node->left = NULL; node->right = NULL; return node; } // 建立哈夫曼树 Node *build_huffman_tree(int *frequencies) { // 创建节点集合 Node **nodes = (Node **) malloc(MAX_CHARACTERS * sizeof(Node *)); int count = 0; for (int i = 0; i < MAX_CHARACTERS; i++) { if (frequencies[i] > 0) { nodes[count++] = create_node(i, frequencies[i]); } } while (count > 1) { // 找到最小的两个节点 int min1 = 0, min2 = 1; if (nodes[min1]->frequency > nodes[min2]->frequency) { int temp = min1; min1 = min2; min2 = temp; } for (int i = 2; i < count; i++) { if (nodes[i]->frequency < nodes[min1]->frequency) { min2 = min1; min1 = i; } else if (nodes[i]->frequency < nodes[min2]->frequency) { min2 = i; } } // 创建新节点 Node *new_node = create_node('\0', nodes[min1]->frequency + nodes[min2]->frequency); new_node->left = nodes[min1]; new_node->right = nodes[min2]; // 从节点集合中删除已处理的节点,添加新节点 nodes[min1] = new_node; nodes[min2] = nodes[count - 1]; count--; } // 返回根节点 return nodes[0]; } // 生成哈夫曼编码 void generate_huffman_codes(Node *root, char *prefix, int prefix_length, Code *codes) { if (root->left == NULL && root->right == NULL) { // 创建新编码 Code code = {root->character, (char *) malloc((prefix_length + 1) * sizeof(char))}; strncpy(code.bits, prefix, prefix_length); code.bits[prefix_length] = '\0'; // 添加到编码表中 codes[root->character] = code; } else { // 处理左子树 prefix[prefix_length] = '0'; prefix_length++; generate_huffman_codes(root->left, prefix, prefix_length, codes); prefix_length--; // 处理右子树 prefix[prefix_length] = '1'; prefix_length++; generate_huffman_codes(root->right, prefix, prefix_length, codes); prefix_length--; } } // 主函数 int main() { char input[100]; printf("请输入字符串:"); scanf("%s", input); int *frequencies = count_frequencies(input); Node *root = build_huffman_tree(frequencies); Code codes[MAX_CHARACTERS]; char prefix[MAX_CHARACTERS]; generate_huffman_codes(root, prefix, 0, codes); printf("字符\t频度\t哈夫曼编码\n"); for (int i = 0; i < MAX_CHARACTERS; i++) { if (frequencies[i] > 0) { printf("%c\t%d\t%s\n", i, frequencies[i], codes[i].bits); } } // 释放内存 free(frequencies); for (int i = 0; i < MAX_CHARACTERS; i++) { if (codes[i].bits != NULL) { free(codes[i].bits); } } return 0; } ``` 这个程序会要求用户输入一个字符串,然后统计字符频度,建立哈夫曼树,最后生成哈夫曼编码并输出。
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描述 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)。 输入 多组数据,每组数据一行,为一个字符串(只考虑26个小写字母即可)。当输入字符串为“0”时,输入结束。 输出 每组数据输出2n+3行(n为输入串中字符类别的个数)。第一行为统计出来的字符出现频率(只输出存在的字符,格式为:字符:频度),每两组字符之间用一个空格分隔,字符按照ASCII码从小到大的顺序排列。第二行至第2n行为哈夫曼树的存储结构的终态(形如教材139页表5.2(b),一行当中的数据用空格分隔)。第2n+1行为每个字符的哈夫曼编码(只输出存在的字符,格式为:字符:编码),每两组字符之间用一个空格分隔,字符按照ASCII码从小到大的顺序排列。第2n+2行为编码后的字符串,第2n+3行为解码后的字符串(与输入的字符串相同)。 样例输入1 aaaaaaabbbbbccdddd aabccc 0 样例输出1 a:7 b:5 c:2 d:4 1 7 7 0 0 2 5 6 0 0 3 2 5 0 0 4 4 5 0 0 5 6 6 3 4 6 11 7 2 5 7 18 0 1 6 a:0 b:10 c:110 d:111 00000001010101010110110111111111111 aaaaaaabbbbbccdddd a:2 b:1 c:3 1 2 4 0 0 2 1 4 0 0 3 3 5 0 0 4 3 5 2 1 5 6 0 3 4 a:11 b:10 c:0 111110000 aabccc使用c语言写出完整的代码并加上注释,分析时间复杂度和空间复杂读

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