C语言实现密勒编码设计与实现

密勒编码是一种常用的图像压缩算法，通过对像素点进行编码来减小图像文件的大小。下面是C语言实现密勒编码的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

// 定义一个结构体表示像素点
typedef struct Pixel {
    int x;
    int y;
    int value;
} Pixel;

// 定义一个结构体表示位编码
typedef struct BitCode {
    int length;
    char *bits;
} BitCode;

// 根据坐标和像素值创建一个Pixel结构体
Pixel *createPixel(int x, int y, int value) {
    Pixel *pixel = (Pixel *)malloc(sizeof(Pixel));
    pixel->x = x;
    pixel->y = y;
    pixel->value = value;
    return pixel;
}

// 根据位编码字符串创建一个BitCode结构体
BitCode *createBitCode(char *bits) {
    BitCode *code = (BitCode *)malloc(sizeof(BitCode));
    code->length = strlen(bits);
    code->bits = (char *)malloc((code->length + 1) * sizeof(char));
    strcpy(code->bits, bits);
    return code;
}

// 释放Pixel结构体
void freePixel(Pixel *pixel) {
    free(pixel);
}

// 释放BitCode结构体
void freeBitCode(BitCode *code) {
    free(code->bits);
    free(code);
}

// 将十进制数字转换为二进制字符串
char *intToBinary(int num, int length) {
    char *str = (char *)malloc((length + 1) * sizeof(char));
    for (int i = length - 1; i >= 0; i--) {
        str[i] = (num % 2) ? '1' : '0';
        num /= 2;
    }
    str[length] = '\0';
    return str;
}

// 将位编码字符串转换为十进制数字
int binaryToInt(char *str) {
    int num = 0;
    int length = strlen(str);
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        num = num * 2 + (str[i] - '0');
    }
    return num;
}

// 将像素点编码为位编码
BitCode *encodePixel(Pixel *pixel, int depth) {
    char *bits = (char *)malloc((depth + 1) * sizeof(char));
    int x = pixel->x;
    int y = pixel->y;
    int value = pixel->value;
    for (int i = 0; i < depth; i++) {
        if (i % 3 == 0) {
            bits[i] = (value & 4) ? '1' : '0';
        } else if (i % 3 == 1) {
            bits[i] = (value & 2) ? '1' : '0';
        } else {
            bits[i] = (value & 1) ? '1' : '0';
            value = x;
            x = y;
            y = value;
        }
    }
    bits[depth] = '\0';
    BitCode *code = createBitCode(bits);
    free(bits);
    return code;
}

// 将位编码解码为像素点
Pixel *decodePixel(BitCode *code, int depth) {
    char *bits = code->bits;
    int x = 0;
    int y = 0;
    int value = 0;
    for (int i = 0; i < depth; i++) {
        if (i % 3 == 0) {
            value |= (bits[i] - '0') << 2;
        } else if (i % 3 == 1) {
            value |= (bits[i] - '0') << 1;
        } else {
            value |= bits[i] - '0';
            int temp = y;
            y = x;
            x = value;
            value = temp;
        }
    }
    Pixel *pixel = createPixel(x, y, value);
    return pixel;
}

int main() {
    // 创建一个测试像素点
    Pixel *pixel1 = createPixel(3, 7, 5);
    // 对像素点进行编码
    BitCode *code1 = encodePixel(pixel1, 12);
    // 输出编码结果
    printf("Pixel1: (%d, %d, %d)\n", pixel1->x, pixel1->y, pixel1->value);
    printf("Code1: %s\n", code1->bits);
    // 对编码结果进行解码
    Pixel *pixel2 = decodePixel(code1, 12);
    // 输出解码结果
    printf("Pixel2: (%d, %d, %d)\n", pixel2->x, pixel2->y, pixel2->value);
    // 释放内存
    freePixel(pixel1);
    freeBitCode(code1);
    freePixel(pixel2);
    return 0;
}

以上代码仅是密勒编码的基础实现，实际应用中需要根据具体需求进行优化。