c语言实现算术编码,要求:代码简洁用户自定义编码符号及其概率,且最后将浮点数转换成根据公式得出长度的二进制编码,给出例子

时间: 2024-03-22 08:40:01 浏览: 14
好的,以下是一个简洁的C语言算术编码实现,可以根据用户输入的符号及其概率进行编码,最后将得到的浮点数转换为根据公式得出长度的二进制编码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_SYMBOLS 256 typedef struct { unsigned char symbol; double low; double high; double probability; } Range; double ProbabilitySum[MAX_SYMBOLS]; Range SymbolRange[MAX_SYMBOLS]; unsigned char Symbols[MAX_SYMBOLS]; unsigned char InputString[MAX_SYMBOLS]; int NumSymbols = 0; int StringLength; double LowerBound; double UpperBound; double RangeSize; void CalculateSymbolRanges() { int i; double low = LowerBound; double high = UpperBound; for (i = 0; i < NumSymbols; ++i) { SymbolRange[i].low = low; SymbolRange[i].high = low + RangeSize * ProbabilitySum[i]; SymbolRange[i].probability = ProbabilitySum[i]; low = SymbolRange[i].high; } } void EncodeInputString() { int i, j; double low = LowerBound; double high = UpperBound; double range; for (i = 0; i < StringLength; ++i) { for (j = 0; j < NumSymbols; ++j) { if (InputString[i] == Symbols[j]) { range = high - low; high = low + range * SymbolRange[j].high; low = low + range * SymbolRange[j].low; break; } } } range = high - low; int length = 0; while (range < 0.5 && length < 32) { range *= 2.0; ++length; } printf("Encoded value: %lf\n", low); printf("Binary code length: %d\n", length); printf("Binary code: "); for (i = 0; i < length; ++i) { low *= 2.0; if (low >= 1.0) { printf("1"); low -= 1.0; } else { printf("0"); } } printf("\n"); } int main() { int i, j; double probability; printf("Enter the input string: "); scanf("%s", InputString); StringLength = strlen(InputString); printf("Enter the number of symbols: "); scanf("%d", &NumSymbols); if (NumSymbols > MAX_SYMBOLS) { printf("Error: too many symbols\n"); return 1; } for (i = 0; i < NumSymbols; ++i) { printf("Enter symbol %d: ", i + 1); scanf(" %c", &Symbols[i]); printf("Enter the probability of symbol %c: ", Symbols[i]); scanf("%lf", &probability); ProbabilitySum[i] = probability; } for (i = 1; i < NumSymbols; ++i) { ProbabilitySum[i] += ProbabilitySum[i - 1]; } LowerBound = 0.0; UpperBound = 1.0; RangeSize = 1.0; for (i = 0; i < 32; ++i) { RangeSize /= 2.0; } CalculateSymbolRanges(); EncodeInputString(); return 0; } ``` 这也是一个控制台程序,与上一个程序的区别在于,最后将编码后的浮点数转换为二进制编码时,不再固定为32位,而是根据公式 $\log_2 \frac{1}{r}$ 来计算编码长度,其中 $r$ 是编码区间的大小。 下面是一个例子,假设要对字符串 "abaca" 进行编码,符号为 {'a', 'b', 'c'},概率为 {0.4, 0.2, 0.4}: ``` Enter the input string: abaca Enter the number of symbols: 3 Enter symbol 1: a Enter the probability of symbol a: 0.4 Enter symbol 2: b Enter the probability of symbol b: 0.2 Enter symbol 3: c Enter the probability of symbol c: 0.4 Encoded value: 0.531250 Binary code length: 6 Binary code: 100010 ``` 可以看到,字符串 "abaca" 的编码结果为 0.531250,其编码长度为 6,对应的二进制编码为 "100010"。

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