C语言:利用哈夫曼编码进行信息通讯可以大大提高信道的利用率,缩短信息传输时间,降低传输成本。但是,这要求在发送端通过一个编码系统对待传输数据预先编码;在接受端将传来的数据进行译码。对于双工信道(即可以双向传输信息的信道),每端都需要一个完整的编/译码系统。试为这样的信息收发站编写一个哈夫曼码的编/译码系统。 基本要求:根据某字符文件统计字符出现频度,构造Huffman 树,编制Huffman 编码,并将给定字符文件编码,生成编码文件;再将给定编码文件解码,生成字符文件。(要求按二进制位表示编码) 测试数据:英文文件。 提高要求:用二进制表示编码,生成二进制的编码文件。

时间: 2024-02-18 15:01:38 浏览: 42
以下是基于C语言的哈夫曼编/译码实现代码,包括了基本要求和提高要求的实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_SIZE 256 // 最大字符数 #define MAX_BIT 30 // 最大编码位数 // 哈夫曼树节点结构体 typedef struct TreeNode { char ch; int weight; struct TreeNode *left; struct TreeNode *right; } TreeNode; // 哈夫曼编码结构体 typedef struct HuffmanCode { char ch; // 字符 int len; // 编码长度 char code[MAX_BIT]; // 编码字符串 } HuffmanCode; // 统计字符出现频度 void count(char *filename, int *freq) { FILE *fp; char ch; fp = fopen(filename, "rb"); if (fp == NULL) { printf("文件打开失败!"); exit(1); } while ((ch = fgetc(fp)) != EOF) { freq[ch]++; } fclose(fp); } // 初始化哈夫曼树节点 TreeNode *initNode(char ch, int weight) { TreeNode *node = (TreeNode *)malloc(sizeof(TreeNode)); node->ch = ch; node->weight = weight; node->left = NULL; node->right = NULL; return node; } // 构建哈夫曼树 TreeNode *buildTree(int *freq) { int i, j, k; TreeNode *node1, *node2, *node; TreeNode **tree = (TreeNode **)malloc(MAX_SIZE * sizeof(TreeNode *)); for (i = 0, j = 0; i < MAX_SIZE; i++) { if (freq[i]) { tree[j++] = initNode(i, freq[i]); } } for (i = 0; i < j - 1; i++) { k = i + 1; node1 = tree[i]; node2 = tree[k]; node = initNode('\0', node1->weight + node2->weight); node->left = node1; node->right = node2; j++; for (k = i + 2; k < j; k++) { tree[k - 1] = tree[k]; } tree[j - 1] = node; // 插入排序,保证树节点按权重递增排序 for (k = i + 1; k < j - 1 && node->weight > tree[k]->weight; k++) { tree[k - 1] = tree[k]; } tree[k - 1] = node; } free(tree); return node; } // 生成哈夫曼编码 void generateCode(TreeNode *root, HuffmanCode *code, int len, char *str) { if (root == NULL) { return; } if (root->left == NULL && root->right == NULL) { code[(int)root->ch].ch = root->ch; code[(int)root->ch].len = len; strcpy(code[(int)root->ch].code, str); return; } str[len] = '0'; generateCode(root->left, code, len + 1, str); str[len] = '1'; generateCode(root->right, code, len + 1, str); } // 哈夫曼编码压缩文件 void compress(char *filename, char *outname, HuffmanCode *code) { FILE *in, *out; int i, j, count = 0; char ch, buffer[MAX_BIT]; unsigned char byte = 0; int len = 0; in = fopen(filename, "rb"); out = fopen(outname, "wb"); while ((ch = fgetc(in)) != EOF) { for (i = 0; i < code[(int)ch].len; i++) { buffer[len++] = code[(int)ch].code[i]; if (len == 8) { len = 0; for (j = 0; j < 8; j++) { byte <<= 1; if (buffer[j] == '1') { byte |= 1; } } fputc(byte, out); byte = 0; count++; } } } if (len > 0) { for (i = len; i < 8; i++) { buffer[i] = '0'; } for (i = 0; i < 8; i++) { byte <<= 1; if (buffer[i] == '1') { byte |= 1; } } fputc(byte, out); count++; } fclose(in); fclose(out); } // 哈夫曼编码解压文件 void decompress(char *filename, char *outname, TreeNode *root) { FILE *in, *out; char ch; TreeNode *node = root; in = fopen(filename, "rb"); out = fopen(outname, "wb"); while ((ch = fgetc(in)) != EOF) { int i; for (i = 7; i >= 0; i--) { if (((ch >> i) & 1) == 1) { node = node->right; } else { node = node->left; } if (node->left == NULL && node->right == NULL) { fputc(node->ch, out); node = root; } } } fclose(in); fclose(out); } // 打印哈夫曼编码 void printCode(HuffmanCode *code) { int i; printf("\n字符\t频度\t编码\n"); for (i = 0; i < MAX_SIZE; i++) { if (code[i].len > 0) { printf("%c\t%d\t%s\n", code[i].ch, code[i].len, code[i].code); } } } int main() { int i, freq[MAX_SIZE] = {0}; char filename[20], outname[20], str[MAX_BIT] = {'\0'}; HuffmanCode code[MAX_SIZE]; for (i = 0; i < MAX_SIZE; i++) { code[i].len = 0; memset(code[i].code, 0, MAX_BIT); } printf("请输入需要压缩的文件名:"); scanf("%s", filename); count(filename, freq); TreeNode *root = buildTree(freq); generateCode(root, code, 0, str); printf("\n哈夫曼编码如下:\n"); printCode(code); printf("\n请输入压缩后的文件名:"); scanf("%s", outname); compress(filename, outname, code); printf("\n文件压缩成功!\n"); printf("\n请输入需要解压的文件名:"); scanf("%s", outname); decompress(outname, "output.txt", root); printf("\n文件解压成功!\n"); return 0; } ``` 以上代码实现了基本要求和提高要求,可以根据输入的文件名进行哈夫曼编码压缩和解压缩操作,生成二进制的编码文件。

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