哈夫曼树,哈夫曼编码和译码的c语言代码

时间: 2023-09-21 17:03:29 浏览: 55
哈夫曼树的生成可以使用贪心算法,在此不再赘述。下面是哈夫曼编码的 C 语言代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_LEN 256 typedef struct _HuffmanNode { char ch; int freq; char *code; struct _HuffmanNode *left, *right; } HuffmanNode; typedef struct _PriorityQueue { HuffmanNode **nodes; int size; } PriorityQueue; HuffmanNode *new_node(char ch, int freq) { HuffmanNode *node = (HuffmanNode *) malloc(sizeof(HuffmanNode)); node->ch = ch; node->freq = freq; node->code = NULL; node->left = node->right = NULL; return node; } PriorityQueue *new_priority_queue(int capacity) { PriorityQueue *queue = (PriorityQueue *) malloc(sizeof(PriorityQueue)); queue->nodes = (HuffmanNode **) malloc(capacity * sizeof(HuffmanNode *)); queue->size = 0; return queue; } void swap(HuffmanNode **nodes, int i, int j) { HuffmanNode *temp = nodes[i]; nodes[i] = nodes[j]; nodes[j] = temp; } void enqueue(PriorityQueue *queue, HuffmanNode *node) { int i = queue->size++; queue->nodes[i] = node; while (i > 0) { int parent = (i - 1) / 2; if (queue->nodes[i]->freq < queue->nodes[parent]->freq) { swap(queue->nodes, i, parent); i = parent; } else { break; } } } HuffmanNode *dequeue(PriorityQueue *queue) { HuffmanNode *node = queue->nodes[0]; queue->nodes[0] = queue->nodes[--queue->size]; int i = 0; while (2 * i + 1 < queue->size) { int left = 2 * i + 1; int right = 2 * i + 2; int smallest = i; if (queue->nodes[left]->freq < queue->nodes[smallest]->freq) { smallest = left; } if (right < queue->size && queue->nodes[right]->freq < queue->nodes[smallest]->freq) { smallest = right; } if (smallest != i) { swap(queue->nodes, i, smallest); i = smallest; } else { break; } } return node; } void build_codes(HuffmanNode *node, char *code, int depth) { if (node->left == NULL && node->right == NULL) { node->code = (char *) malloc((depth + 1) * sizeof(char)); strcpy(node->code, code); } else { char *left_code = (char *) malloc((depth + 2) * sizeof(char)); char *right_code = (char *) malloc((depth + 2) * sizeof(char)); strcpy(left_code, code); strcat(left_code, "0"); strcpy(right_code, code); strcat(right_code, "1"); build_codes(node->left, left_code, depth + 1); build_codes(node->right, right_code, depth + 1); } } void print_codes(HuffmanNode *node) { if (node->left == NULL && node->right == NULL) { printf("%c: %s\n", node->ch, node->code); } else { print_codes(node->left); print_codes(node->right); } } void destroy_tree(HuffmanNode *node) { if (node->left != NULL) { destroy_tree(node->left); } if (node->right != NULL) { destroy_tree(node->right); } if (node->code != NULL) { free(node->code); } free(node); } int main() { int freq[MAX_LEN] = {0}; char str[MAX_LEN]; fgets(str, MAX_LEN, stdin); for (int i = 0; i < strlen(str); i++) { freq[(int) str[i]]++; } PriorityQueue *queue = new_priority_queue(MAX_LEN); for (int i = 0; i < MAX_LEN; i++) { if (freq[i] > 0) { enqueue(queue, new_node((char) i, freq[i])); } } while (queue->size > 1) { HuffmanNode *node1 = dequeue(queue); HuffmanNode *node2 = dequeue(queue); HuffmanNode *parent = new_node('\0', node1->freq + node2->freq); parent->left = node1; parent->right = node2; enqueue(queue, parent); } HuffmanNode *root = dequeue(queue); build_codes(root, "", 0); print_codes(root); destroy_tree(root); free(queue->nodes); free(queue); return 0; } ``` 哈夫曼译码的 C 语言代码如下: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_LEN 256 typedef struct _HuffmanNode { char ch; int freq; char *code; struct _HuffmanNode *left, *right; } HuffmanNode; typedef struct _PriorityQueue { HuffmanNode **nodes; int size; } PriorityQueue; HuffmanNode *new_node(char ch, int freq) { HuffmanNode *node = (HuffmanNode *) malloc(sizeof(HuffmanNode)); node->ch = ch; node->freq = freq; node->code = NULL; node->left = node->right = NULL; return node; } PriorityQueue *new_priority_queue(int capacity) { PriorityQueue *queue = (PriorityQueue *) malloc(sizeof(PriorityQueue)); queue->nodes = (HuffmanNode **) malloc(capacity * sizeof(HuffmanNode *)); queue->size = 0; return queue; } void swap(HuffmanNode **nodes, int i, int j) { HuffmanNode *temp = nodes[i]; nodes[i] = nodes[j]; nodes[j] = temp; } void enqueue(PriorityQueue *queue, HuffmanNode *node) { int i = queue->size++; queue->nodes[i] = node; while (i > 0) { int parent = (i - 1) / 2; if (queue->nodes[i]->freq < queue->nodes[parent]->freq) { swap(queue->nodes, i, parent); i = parent; } else { break; } } } HuffmanNode *dequeue(PriorityQueue *queue) { HuffmanNode *node = queue->nodes[0]; queue->nodes[0] = queue->nodes[--queue->size]; int i = 0; while (2 * i + 1 < queue->size) { int left = 2 * i + 1; int right = 2 * i + 2; int smallest = i; if (queue->nodes[left]->freq < queue->nodes[smallest]->freq) { smallest = left; } if (right < queue->size && queue->nodes[right]->freq < queue->nodes[smallest]->freq) { smallest = right; } if (smallest != i) { swap(queue->nodes, i, smallest); i = smallest; } else { break; } } return node; } void build_codes(HuffmanNode *node, char *code, int depth) { if (node->left == NULL && node->right == NULL) { node->code = (char *) malloc((depth + 1) * sizeof(char)); strcpy(node->code, code); } else { char *left_code = (char *) malloc((depth + 2) * sizeof(char)); char *right_code = (char *) malloc((depth + 2) * sizeof(char)); strcpy(left_code, code); strcat(left_code, "0"); strcpy(right_code, code); strcat(right_code, "1"); build_codes(node->left, left_code, depth + 1); build_codes(node->right, right_code, depth + 1); } } void print_codes(HuffmanNode *node) { if (node->left == NULL && node->right == NULL) { printf("%c: %s\n", node->ch, node->code); } else { print_codes(node->left); print_codes(node->right); } } void destroy_tree(HuffmanNode *node) { if (node->left != NULL) { destroy_tree(node->left); } if (node->right != NULL) { destroy_tree(node->right); } if (node->code != NULL) { free(node->code); } free(node); } int main() { int freq[MAX_LEN] = {0}; char str[MAX_LEN]; fgets(str, MAX_LEN, stdin); for (int i = 0; i < strlen(str); i++) { freq[(int) str[i]]++; } PriorityQueue *queue = new_priority_queue(MAX_LEN); for (int i = 0; i < MAX_LEN; i++) { if (freq[i] > 0) { enqueue(queue, new_node((char) i, freq[i])); } } while (queue->size > 1) { HuffmanNode *node1 = dequeue(queue); HuffmanNode *node2 = dequeue(queue); HuffmanNode *parent = new_node('\0', node1->freq + node2->freq); parent->left = node1; parent->right = node2; enqueue(queue, parent); } HuffmanNode *root = dequeue(queue); build_codes(root, "", 0); char code[MAX_LEN] = {0}; while (scanf("%s", code) != EOF) { HuffmanNode *node = root; for (int i = 0; i < strlen(code); i++) { if (code[i] == '0') { node = node->left; } else { node = node->right; } if (node->left == NULL && node->right == NULL) { printf("%c", node->ch); node = root; } } } printf("\n"); destroy_tree(root); free(queue->nodes); free(queue); return 0; } ```

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