哈夫曼编码是一种基于字符出现频率的编码方式,可以用于文件压缩。实现文件压缩的过程可以分为以下几个步骤: 统计文件中每个字符出现的频率。 根据字符出现频率构建哈夫曼树。 根据哈夫曼树构建哈夫曼编码表。 使用哈夫曼编码表将文件内容进行编码。 将编码后的内容写入到压缩文件中。 将哈夫曼树和编码表写入到压缩文件的文件头中。 解压缩的过程可以分为以下几个步骤: 读取压缩文件的文件头,获取哈夫曼树和编码表。 根据哈夫曼树和编码表解码压缩文件的内容。 将解码后的内容写入到解压缩后的文件中。将上述过程用程序写出来

时间: 2024-03-14 07:43:38 浏览: 128
以下是Python代码实现文件压缩和解压缩的过程,包含了统计字符频率、构建哈夫曼树、生成编码表、编码、解码等步骤。其中,文件头中包括哈夫曼树和编码表的信息,使用pickle库进行序列化和反序列化。 ```python import heapq import os import pickle class HuffmanNode: def __init__(self, freq, char=None, left=None, right=None): self.freq = freq self.char = char self.left = left self.right = right def __lt__(self, other): return self.freq < other.freq def __eq__(self, other): return self.freq == other.freq class HuffmanTree: def __init__(self): self.root = None self.codes = {} self.reverse_codes = {} def build_tree(self, freq_table): heap = [] for char, freq in freq_table.items(): heapq.heappush(heap, HuffmanNode(freq, char)) while len(heap) > 1: left = heapq.heappop(heap) right = heapq.heappop(heap) freq_sum = left.freq + right.freq node = HuffmanNode(freq_sum, left.char + right.char, left, right) heapq.heappush(heap, node) self.root = heapq.heappop(heap) def generate_codes(self): def _generate_codes(node, current_code): if node is None: return if node.char is not None: self.codes[node.char] = current_code self.reverse_codes[current_code] = node.char return _generate_codes(node.left, current_code + '0') _generate_codes(node.right, current_code + '1') _generate_codes(self.root, '') def encode(self, text): encoded_text = '' for char in text: encoded_text += self.codes[char] return encoded_text def decode(self, encoded_text): decoded_text = '' current_code = '' for bit in encoded_text: current_code += bit if current_code in self.reverse_codes: char = self.reverse_codes[current_code] decoded_text += char current_code = '' return decoded_text def get_freq_table(text): freq_table = {} for char in text: if char in freq_table: freq_table[char] += 1 else: freq_table[char] = 1 return freq_table def compress_file(input_file_path, output_file_path): with open(input_file_path, 'r') as input_file: text = input_file.read() freq_table = get_freq_table(text) tree = HuffmanTree() tree.build_tree(freq_table) tree.generate_codes() encoded_text = tree.encode(text) with open(output_file_path, 'wb') as output_file: pickle.dump(tree.root, output_file) pickle.dump(tree.codes, output_file) output_file.write(int(encoded_text, 2).to_bytes((len(encoded_text) + 7) // 8, byteorder='big')) def decompress_file(input_file_path, output_file_path): with open(input_file_path, 'rb') as input_file: root = pickle.load(input_file) codes = pickle.load(input_file) data = input_file.read() encoded_text = bin(int.from_bytes(data, byteorder='big'))[2:] tree = HuffmanTree() tree.root = root tree.codes = codes tree.generate_codes() decoded_text = tree.decode(encoded_text) with open(output_file_path, 'w') as output_file: output_file.write(decoded_text) input_file_path = 'input.txt' compressed_file_path = 'compressed.bin' decompressed_file_path = 'decompressed.txt' compress_file(input_file_path, compressed_file_path) decompress_file(compressed_file_path, decompressed_file_path) print(f'Original file size: {os.path.getsize(input_file_path)} bytes') print(f'Compressed file size: {os.path.getsize(compressed_file_path)} bytes') ``` 注意:上述代码仅供参考,实际应用中还需要考虑一些细节问题,例如在编码过程中如何处理文件末尾不足8位的情况,以及如何处理编码表中出现在文件中未出现的字符等。
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