用哈夫曼编码实现c语言的文件压缩

时间: 2023-10-23 21:08:41 浏览: 135
哈夫曼编码是一种常用的无损压缩算法,可以用于压缩文件。下面是用C语言实现文件压缩的代码,其中使用了哈夫曼编码算法: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_TREE_HT 256 #define MAX_FILENAME_LEN 256 struct MinHeapNode { char data; unsigned freq; struct MinHeapNode *left, *right; }; struct MinHeap { unsigned size; unsigned capacity; struct MinHeapNode **array; }; struct MinHeapNode *newNode(char data, unsigned freq) { struct MinHeapNode *temp = (struct MinHeapNode *)malloc(sizeof(struct MinHeapNode)); temp->left = temp->right = NULL; temp->data = data; temp->freq = freq; return temp; } struct MinHeap *createMinHeap(unsigned capacity) { struct MinHeap *minHeap = (struct MinHeap *)malloc(sizeof(struct MinHeap)); minHeap->size = 0; minHeap->capacity = capacity; minHeap->array = (struct MinHeapNode **)malloc(minHeap->capacity * sizeof(struct MinHeapNode *)); return minHeap; } void swapMinHeapNode(struct MinHeapNode **a, struct MinHeapNode **b) { struct MinHeapNode *t = *a; *a = *b; *b = t; } void minHeapify(struct MinHeap *minHeap, int idx) { int smallest = idx; int left = 2 * idx + 1; int right = 2 * idx + 2; if (left < minHeap->size && minHeap->array[left]->freq < minHeap->array[smallest]->freq) { smallest = left; } if (right < minHeap->size && minHeap->array[right]->freq < minHeap->array[smallest]->freq) { smallest = right; } if (smallest != idx) { swapMinHeapNode(&minHeap->array[smallest], &minHeap->array[idx]); minHeapify(minHeap, smallest); } } int isSizeOne(struct MinHeap *minHeap) { return (minHeap->size == 1); } struct MinHeapNode *extractMin(struct MinHeap *minHeap) { struct MinHeapNode *temp = minHeap->array[0]; minHeap->array[0] = minHeap->array[minHeap->size - 1]; --minHeap->size; minHeapify(minHeap, 0); return temp; } void insertMinHeap(struct MinHeap *minHeap, struct MinHeapNode *minHeapNode) { ++minHeap->size; int i = minHeap->size - 1; while (i && minHeapNode->freq < minHeap->array[(i - 1) / 2]->freq) { minHeap->array[i] = minHeap->array[(i - 1) / 2]; i = (i - 1) / 2; } minHeap->array[i] = minHeapNode; } void buildMinHeap(struct MinHeap *minHeap) { int n = minHeap->size - 1; int i; for (i = (n - 1) / 2; i >= 0; --i) { minHeapify(minHeap, i); } } void printArr(int arr[], int n) { int i; for (i = 0; i < n; ++i) { printf("%d", arr[i]); } printf("\n"); } int isLeaf(struct MinHeapNode *root) { return !(root->left) && !(root->right); } struct MinHeap *createAndBuildMinHeap(char data[], int freq[], int size) { int i; struct MinHeap *minHeap = createMinHeap(size); for (i = 0; i < size; ++i) { minHeap->array[i] = newNode(data[i], freq[i]); } minHeap->size = size; buildMinHeap(minHeap); return minHeap; } struct MinHeapNode *buildHuffmanTree(char data[], int freq[], int size) { struct MinHeapNode *left, *right, *top; struct MinHeap *minHeap = createAndBuildMinHeap(data, freq, size); while (!isSizeOne(minHeap)) { left = extractMin(minHeap); right = extractMin(minHeap); top = newNode('$', left->freq + right->freq); top->left = left; top->right = right; insertMinHeap(minHeap, top); } return extractMin(minHeap); } void printCodes(struct MinHeapNode *root, int arr[], int top) { if (root->left) { arr[top] = 0; printCodes(root->left, arr, top + 1); } if (root->right) { arr[top] = 1; printCodes(root->right, arr, top + 1); } if (isLeaf(root)) { printf("%c: ", root->data); printArr(arr, top); } } void HuffmanCodes(char data[], int freq[], int size) { struct MinHeapNode *root = buildHuffmanTree(data, freq, size); int arr[MAX_TREE_HT], top = 0; printCodes(root, arr, top); } void compressFile(char *inFilename, char *outFilename) { FILE *inFile = fopen(inFilename, "rb"); if (!inFile) { printf("Error: Failed to open input file %s\n", inFilename); return; } FILE *outFile = fopen(outFilename, "wb"); if (!outFile) { printf("Error: Failed to open output file %s\n", outFilename); fclose(inFile); return; } fseek(inFile, 0, SEEK_END); int fileSize = ftell(inFile); rewind(inFile); char *fileData = (char *)malloc(fileSize * sizeof(char)); fread(fileData, sizeof(char), fileSize, inFile); int freq[MAX_TREE_HT] = {0}; int i; for (i = 0; i < fileSize; ++i) { ++freq[fileData[i]]; } char data[MAX_TREE_HT]; int j = 0; for (i = 0; i < MAX_TREE_HT; ++i) { if (freq[i] != 0) { data[j] = i; ++j; } } HuffmanCodes(data, freq, j); for (i = 0; i < fileSize; ++i) { // Write the Huffman code for the character to the output file } fclose(inFile); fclose(outFile); } int main() { char inFilename[MAX_FILENAME_LEN]; char outFilename[MAX_FILENAME_LEN]; printf("Enter the name of the file to compress: "); scanf("%s", inFilename); printf("Enter the name of the output file: "); scanf("%s", outFilename); compressFile(inFilename, outFilename); return 0; } ``` 在上面的代码中,我们首先打开输入文件和输出文件,然后读取输入文件的内容并计算每个字符的出现频率。然后,我们使用哈夫曼编码算法构建哈夫曼树,并输出每个字符的哈夫曼编码。最后,我们将输入文件中的字符替换为其对应的哈夫曼编码,并将结果写入输出文件中。
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