在C语言中要求输入一串电文字符实现哈夫曼编码,再对哈夫曼编码生成的代码串进行译码,输出电文字符串。必需实现以下功能: (1)电文字符串中字符的个数及每个字符出现的频率的统计。 (2)哈夫曼树的建立。 (3)哈夫曼编码的生成。 (4)对电文编码。 (5)电文的译码
时间: 2024-12-08 11:24:36 浏览: 24
在C语言中,要实现上述功能,你需要分步骤完成:
1. **电文统计**:
- 使用数组或结构体存储电文字符及其出现次数,遍历用户输入的电文字符串,更新各字符的计数。
```c
typedef struct {
char ch;
int freq;
} CharCount;
void count_chars(char *message, CharCount* counts) {
for (int i = 0; message[i] != '\0'; i++) {
counts[message[i]].freq++;
}
}
```
2. **哈夫曼树构建**:
- 将字符及其频率转换为节点,创建一个优先队列(最小堆),然后插入所有节点。
- 当队列中只剩下一个节点时,返回剩余的两个节点作为根节点,形成新的二叉树。
- 接着将非叶子节点加入队列,并更新其频率为左右子节点频率之和。
```c
struct Node {
char ch;
int freq;
struct Node* left, *right;
};
Node* build_Huffman_tree(CharCount* counts) {
// ...实现最小堆和Huffman树构造算法...
}
```
3. **哈夫曼编码生成**:
- 遍历哈夫曼树,从根节点开始,记录沿路径的“0”和“1”,直到到达叶节点,这就是对应的编码。
```c
void generate_Huffman_codes(Node* root, char* codes, int index) {
if (root->left == NULL && root->right == NULL) {
codes[root->ch] = index++;
} else {
generate_Huffman_codes(root->left, codes, index);
generate_Huffman_codes(root->right, codes, index);
}
}
```
4. **电文编码**:
- 使用生成的哈夫曼编码表,替换电文中每个字符的原始频率统计。
```c
void encode_message(char* input, char* encoded, Node* huffman_tree) {
for (char ch : input) {
encoded[ch] = huffman_tree[ch].codes;
}
}
```
5. **电文解码**:
- 通过哈夫曼树的构建过程反向查找,给定编码找到对应的字符。
```c
char decode_message(char* encoded, Node* huffman_tree) {
return find_char(encoded, huffman_tree); // 根据编码在树上查找字符
}
char find_char(char code, Node* root) {
// ...实现递归解码算法...
}
```
记得在实际操作时,处理空字符、边界条件以及内存管理很重要。此外,上述代码示例简化了部分细节,你可能需要填充具体的实现,例如最小堆和递归查找等。
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