如何将一个由五个字符组成的文本文件用哈夫曼压缩,并生成一个压缩文件。并写出注释

时间: 2023-11-27 18:50:20 浏览: 38
首先,建立一个字符频率表,统计每个字符在文本文件中出现的次数,并将其存储在字符频率表中。 接着,根据字符频率表构建哈夫曼树。每个叶子节点代表一个字符,并且其权重为该字符在文本中出现的次数。 然后,基于构建的哈夫曼树,生成每个字符的哈夫曼编码。哈夫曼编码是由0和1构成的二进制编码,其长度与字符出现的频率成反比。 最后,依据哈夫曼编码,将文本文件进行压缩,并生成一个压缩文件。在压缩文件中,可以通过字符频率表和哈夫曼编码表,对压缩的二进制数据进行解码还原为原始文本。 以下是一个简单的 Python 代码示例: ```python import heapq import os class HuffmanNode: def __init__(self, char=None, freq=0, left=None, right=None): self.char = char self.freq = freq self.left = left self.right = right def __lt__(self, other): return self.freq < other.freq def is_leaf(self): return not self.left and not self.right class HuffmanEncoder: def __init__(self, input_file): self.input_file = input_file self.char_frequency = {} self.huffman_codes = {} def count_frequency(self): with open(self.input_file, 'r') as file: data = file.read() for char in data: self.char_frequency[char] = self.char_frequency.get(char, 0) + 1 def build_huffman_tree(self): heap = [HuffmanNode(char=freq) for char, freq in self.char_frequency.items()] heapq.heapify(heap) while len(heap) > 1: node1 = heapq.heappop(heap) node2 = heapq.heappop(heap) merged_node = HuffmanNode( freq=node1.freq + node2.freq, left=node1, right=node2 ) heapq.heappush(heap, merged_node) return heap[0] def generate_huffman_codes(self, node, current_code=""): if not node: return if node.is_leaf(): self.huffman_codes[node.char] = current_code return self.generate_huffman_codes(node.left, current_code + '0') self.generate_huffman_codes(node.right, current_code + '1') def encode(self): output_file = os.path.splitext(self.input_file)[0] + '.huf' with open(self.input_file, 'r') as input_file, open(output_file, 'wb') as output_file: data = input_file.read() bit_str = '' for char in data: bit_str += self.huffman_codes[char] padding_size = 8 - len(bit_str) % 8 bit_str += '0' * padding_size padding_info = '{0:08b}'.format(padding_size) bit_str = padding_info + bit_str bytes_list = [] for i in range(0, len(bit_str), 8): byte = bit_str[i:i+8] bytes_list.append(int(byte, 2)) bytes_data = bytes(bytes_list) output_file.write(bytes_data) def compress(self): self.count_frequency() root = self.build_huffman_tree() self.generate_huffman_codes(root) self.encode() if __name__ == '__main__': encoder = HuffmanEncoder('input.txt') encoder.compress() ``` 注释如下: - `HuffmanNode` 类表示哈夫曼树的一个节点。 - `HuffmanEncoder` 类实现了哈夫曼编码的所有流程,包括字符频率统计、哈夫曼树的构建、哈夫曼编码表的生成以及文本文件的压缩。 - `count_frequency` 方法用于统计字符频率。 - `build_huffman_tree` 方法用于构建哈夫曼树。 - `generate_huffman_codes` 方法用于生成哈夫曼编码表。 - `encode` 方法用于压缩文本文件。 - `compress` 方法用于整个流程的调用。

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