利用哈夫曼压缩与解压缩文件的C++代码

时间: 2023-12-10 18:04:11 浏览: 31
哈夫曼编码是一种可变长度编码,它将出现频率较高的字符用较短的编码表示,出现频率较低的字符用较长的编码表示,从而达到压缩数据的目的。下面是利用哈夫曼编码进行文件压缩与解压缩的C++代码。 压缩代码: ```c++ #include <iostream> #include <fstream> #include <queue> #include <vector> #include <map> #include <bitset> #include <cstring> using namespace std; const int MAXN = 1000005; struct Node { int cnt, lson, rson; } huff[MAXN]; struct Char { unsigned char ch; int freq; bool operator < (const Char& c) const { return freq > c.freq; } }; map<unsigned char, int> freq; map<unsigned char, string> code; void huff_build() { priority_queue<Char> q; for (auto it : freq) { q.push((Char) {it.first, it.second}); } int idx = 0; while (q.size() > 1) { Char a = q.top(); q.pop(); Char b = q.top(); q.pop(); huff[++idx].cnt = a.freq + b.freq; huff[idx].lson = (a.ch == 0 ? a.freq : huff[a.ch].cnt); huff[idx].rson = (b.ch == 0 ? b.freq : huff[b.ch].cnt); if (a.ch != 0) { code[a.ch] = (code[a.ch] == "" ? "0" : code[a.ch]); for (int i = 0; i < code[a.ch].length(); i++) { code[a.ch][i] = '0' + (code[a.ch][i] - '0') * 2; } code[a.ch] += '0'; } if (b.ch != 0) { code[b.ch] = (code[b.ch] == "" ? "1" : code[b.ch]); for (int i = 0; i < code[b.ch].length(); i++) { code[b.ch][i] = '0' + (code[b.ch][i] - '0') * 2; } code[b.ch] += '1'; } q.push((Char) {0, huff[idx].cnt}); } } int main() { ifstream fin("input.txt", ios::binary); ofstream fout("output.txt", ios::binary); unsigned char ch; while (fin.read((char*) &ch, sizeof(ch))) { freq[ch]++; } fin.clear(); fin.seekg(0, ios::beg); huff_build(); unsigned char tmp = 0, pos = 7; for (auto it : freq) { fout.write((char*) &it.first, sizeof(it.first)); fout.write((char*) &it.second, sizeof(it.second)); } int cnt = 0; while (fin.read((char*) &ch, sizeof(ch))) { string cur = code[ch]; for (int i = 0; i < cur.length(); i++) { if (cur[i] == '1') { tmp |= (1 << pos); } pos--; if (pos < 0) { pos = 7; fout.write((char*) &tmp, sizeof(tmp)); tmp = 0; } } cnt++; } if (pos != 7) { fout.write((char*) &tmp, sizeof(tmp)); } fin.close(); fout.close(); return 0; } ``` 解压缩代码: ```c++ #include <iostream> #include <fstream> #include <map> #include <cstring> using namespace std; const int MAXN = 1000005; struct Node { int cnt, lson, rson; } huff[MAXN]; map<unsigned char, int> freq; map<unsigned char, string> code; void huff_build() { int idx = 0, ch, f; while (cin >> ch >> f) { freq[ch] = f; } for (auto it : freq) { huff[++idx].cnt = it.second; huff[idx].lson = huff[idx].rson = it.first; code[it.first] = ""; } while (idx > 1) { int a, b; for (int i = 1; i <= idx; i++) { if (huff[i].cnt < huff[a].cnt) { b = a; a = i; } else if (huff[i].cnt < huff[b].cnt) { b = i; } } huff[++idx].cnt = huff[a].cnt + huff[b].cnt; huff[idx].lson = a; huff[idx].rson = b; for (int i = 0; i < code[huff[a].lson].length(); i++) { code[huff[a].lson][i] = '0' + (code[huff[a].lson][i] - '0') * 2; } for (int i = 0; i < code[huff[b].lson].length(); i++) { code[huff[b].lson][i] = '0' + (code[huff[b].lson][i] - '0') * 2 + 1; } code[huff[a].lson] += '0'; code[huff[b].lson] += '1'; swap(huff[b], huff[idx]); } } int main() { ifstream fin("output.txt", ios::binary); ofstream fout("input.txt", ios::binary); unsigned char ch, tmp = 0; int pos = -1, idx = MAXN - 1; huff_build(); int cnt = huff[idx].cnt; while (fin.read((char*) &ch, sizeof(ch))) { for (int i = 0; i < 8; i++) { if (pos >= 0) { tmp |= ((ch >> i) & 1) << pos; pos--; if (pos < 0) { huff[idx--].lson = huff[idx--].rson = tmp; tmp = 0; pos = -1; } } else { if (ch & (1 << i)) { idx--; } if (huff[idx].lson == 0 && huff[idx].rson == 0) { fout.write((char*) &huff[idx].lson, sizeof(huff[idx].lson)); idx = MAXN - 1; cnt--; if (cnt == 0) { break; } } } } } fin.close(); fout.close(); return 0; } ``` 需要注意的是,压缩文件后需要将字符出现频率和哈夫曼编码写入输出文件,以便解压缩时使用。

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