python实现哈夫曼编码解码具体代码

时间: 2023-07-19 16:33:34 浏览: 59
以下是Python实现哈夫曼编码解码的具体代码: ```python import heapq from collections import defaultdict class HuffmanCoding: def __init__(self, text): self.text = text self.freq = defaultdict(int) self.heap = [] self.codes = {} self.reverse_mapping = {} def make_frequency_dict(self): for char in self.text: self.freq[char] += 1 def make_heap(self): for key in self.freq: heapq.heappush(self.heap, (self.freq[key], key)) def merge_nodes(self): while len(self.heap) > 1: min1 = heapq.heappop(self.heap) min2 = heapq.heappop(self.heap) merged = (min1[0] + min2[0], min1[1] + min2[1]) for symbol in min1[1]: self.codes[symbol] = '0' + self.codes.get(symbol, '') self.reverse_mapping['0' + self.reverse_mapping.get(symbol, '')] = symbol for symbol in min2[1]: self.codes[symbol] = '1' + self.codes.get(symbol, '') self.reverse_mapping['1' + self.reverse_mapping.get(symbol, '')] = symbol heapq.heappush(self.heap, merged) def make_codes(self): root = heapq.heappop(self.heap) code = '' if len(root[1]) == 1: self.codes[root[1]] = '0' else: for symbol in root[1]: self.codes[symbol] = code + self.codes.get(symbol, '') self.reverse_mapping[code + self.reverse_mapping.get(symbol, '')] = symbol def get_encoded_text(self): encoded_text = '' for char in self.text: encoded_text += self.codes[char] 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' padded_info = "{0:08b}".format(extra_padding) encoded_text = padded_info + encoded_text return encoded_text def get_byte_array(self, padded_encoded_text): if len(padded_encoded_text) % 8 != 0: print("Encoded text not padded properly") exit(0) 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): self.make_frequency_dict() self.make_heap() self.merge_nodes() self.make_codes() encoded_text = self.get_encoded_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): padded_info = padded_encoded_text[:8] extra_padding = int(padded_info, 2) padded_encoded_text = padded_encoded_text[8:] encoded_text = padded_encoded_text[:-1 * 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 ``` 使用方法: ```python text = "hello world" huffmanCoding = HuffmanCoding(text) compressed = huffmanCoding.compress() decompressed = huffmanCoding.decompress(compressed) assert (text == decompressed) ``` 其中,`HuffmanCoding` 类实现了哈夫曼编码和解码的逻辑。在 `compress` 方法中,先统计文本中各个字符出现的频率,然后使用堆来合并节点,生成哈夫曼树,接着根据哈夫曼树生成编码,并将编码转换为字节流。在 `decompress` 方法中,首先解析字节流,然后使用哈夫曼编码解码出原始文本。

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