哈夫曼树编码解码c语言

哈夫曼树（Huffman Tree），也称为最优二叉树或霍夫曼编码，是一种特殊的二叉树，用于数据压缩中的编码。在C语言中实现哈夫曼树编码和解码的过程通常涉及以下几个步骤：

1. **构建哈夫曼树**:
- 首先，收集所有需要编码的字符及其频率，形成一个字符频率表。
- 使用贪心算法（赫夫曼编码算法）对这些字符进行排序和组合，构建出一棵最短路径长度的二叉树。

2. **生成编码**:
- 树中的每个叶节点代表一个字符，非叶节点没有实际意义。从根节点开始，向左走代表0，向右走代表1，这样每个字符就对应一个二进制编码。
- 可以使用递归方法或者队列/堆数据结构来生成编码。

3. **编码过程**:
- 对于给定的输入字符串，遍历每个字符，根据其在哈夫曼树中的路径转换为对应的二进制编码。

4. **解码过程**:
- 将压缩后的二进制数据按照编码规则逆向处理，恢复原始字符序列。

以下是一个简单的C语言实现哈夫曼树编码的例子（仅提供编码部分）：

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

typedef struct Node {
    char data;
    int freq;
    struct Node *left, *right;
} Node;

Node* createNode(char data, int freq) {
    Node *node = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    node->data = data;
    node->freq = freq;
    node->left = node->right = NULL;
    return node;
}

Node* mergeNodes(Node* left, Node* right) {
    if (left == NULL) return right;
    if (right == NULL) return left;

    if (left->freq < right->freq) {
        left->right = mergeNodes(left->right, right);
    } else {
        right->left = mergeNodes(left, right->left);
    }
    return left->freq < right->freq ? left : right;
}

void huffmanCoding(Node* root, char** codes, int len) {
    if (root == NULL || root->left == NULL && root->right == NULL) {
        codes[root->data] = "";
        return;
    }

    huffmanCoding(root->left, codes, len);
    huffmanCoding(root->right, codes, len);

    codes[root->data] = codes[root->left] + codes[root->right];
}

// 示例用法
int main() {
    char data[] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e'};
    int freq[] = {5, 3, 2, 4, 6};
    int len = sizeof(data) / sizeof(data);

    Node* nodes[len];
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        nodes[i] = createNode(data[i], freq[i]);
    }

    Node* root = mergeNodes(nodes, nodes);
    for (int i = 2; i < len; i++) {
        root = mergeNodes(root, nodes[i]);
    }

    char* codes[256];
    memset(codes, '\0', sizeof(codes));
    huffmanCoding(root, codes, 256);

    // 编码示例
    const char input[] = "abracadabra";
    for (const char* c : input) {
        printf("%s ", codes[c]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

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