利用C语言编写软件实现上述功能。具体要求为: 从键盘任意输入一个由英文字母构成的文本字符串,例如“i like learning datastructure course”,首先根据该字符串创建Huffman树,之后进行Huffman编码,然后把该字符串的Huffman编码结果向屏幕输出。能够利用前述的Huffman编码结果对某0-1码流进行解码得到字符串,并为代码写详细注释

时间: 2024-03-03 19:50:42 浏览: 17
好的,以下是利用C语言实现该功能的代码及注释。 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_CHAR_NUM 26 // 限制输入的字符串只能由26个英文字母构成 // 哈夫曼树结点的结构体 typedef struct huffman_node { char data; // 存储字符 int weight; // 存储字符出现的频率 int parent; // 存储父结点的下标 int lchild; // 存储左孩子结点的下标 int rchild; // 存储右孩子结点的下标 } HuffmanNode; // 哈夫曼编码结构体 typedef struct huffman_code { char data; // 存储字符 char *code; // 存储字符的哈夫曼编码 } HuffmanCode; // 获取字符在哈夫曼编码数组中的下标 int get_index(char ch, HuffmanCode *huffman_code, int n) { int i; for (i = 0; i < n; i++) { if (huffman_code[i].data == ch) { return i; } } return -1; // 如果找不到,则返回-1 } // 建立哈夫曼树 void create_huffman_tree(HuffmanNode *huffman_tree, int n) { int i, j, min1, min2; // min1和min2是权值最小的两个结点的下标 for (i = 0; i < 2 * n - 1; i++) { huffman_tree[i].weight = huffman_tree[i].parent = huffman_tree[i].lchild = huffman_tree[i].rchild = -1; } for (i = 0; i < n; i++) { huffman_tree[i].data = 'a' + i; printf("请输入字符%c出现的次数:", huffman_tree[i].data); scanf("%d", &huffman_tree[i].weight); } for (i = n; i < 2 * n - 1; i++) { min1 = min2 = -1; for (j = 0; j < i; j++) { if (huffman_tree[j].parent == -1) { // 如果结点没有父结点 if (min1 == -1 || huffman_tree[j].weight < huffman_tree[min1].weight) { min2 = min1; min1 = j; } else if (min2 == -1 || huffman_tree[j].weight < huffman_tree[min2].weight) { min2 = j; } } } huffman_tree[min1].parent = i; huffman_tree[min2].parent = i; huffman_tree[i].lchild = min1; huffman_tree[i].rchild = min2; huffman_tree[i].weight = huffman_tree[min1].weight + huffman_tree[min2].weight; } } // 编码哈夫曼树 void huffman_encode(HuffmanNode *huffman_tree, int n, HuffmanCode *huffman_code) { int i, j, parent, current; char *code; for (i = 0; i < n; i++) { code = (char *) malloc(sizeof(char) * n); // 申请足够的空间,存储编码 code[n - 1] = '\0'; // 末尾置为'\0' current = i; // 当前结点的下标 parent = huffman_tree[current].parent; // 父结点的下标 j = n - 2; // 从后往前存储编码 while (parent != -1) { // 如果结点有父结点 if (huffman_tree[parent].lchild == current) { // 如果当前结点是父结点的左孩子 code[j--] = '0'; } else { // 如果当前结点是父结点的右孩子 code[j--] = '1'; } current = parent; parent = huffman_tree[current].parent; } huffman_code[i].data = huffman_tree[i].data; huffman_code[i].code = (char *) malloc(sizeof(char) * (n - j)); // 申请足够的空间存储编码 strcpy(huffman_code[i].code, &code[j + 1]); // 将编码拷贝到哈夫曼编码数组中 free(code); // 释放空间 } } // 哈夫曼编码 void encode(char *str, HuffmanCode *huffman_code, int n) { int i, index; for (i = 0; i < strlen(str); i++) { index = get_index(str[i], huffman_code, n); // 获取字符在哈夫曼编码数组中的下标 printf("%s", huffman_code[index].code); // 输出字符的哈夫曼编码 } } // 解码哈夫曼编码 void decode(char *code, HuffmanNode *huffman_tree, int n) { int i, current = 2 * n - 2; // 从根结点开始遍历哈夫曼树 for (i = 0; i < strlen(code); i++) { if (code[i] == '0') { // 如果当前编码是'0' current = huffman_tree[current].lchild; // 则遍历左子树 } else { // 如果当前编码是'1' current = huffman_tree[current].rchild; // 则遍历右子树 } if (huffman_tree[current].lchild == -1 && huffman_tree[current].rchild == -1) { // 如果当前结点是叶子结点 printf("%c", huffman_tree[current].data); // 输出字符 current = 2 * n - 2; // 从根结点开始遍历哈夫曼树 } } } int main() { char str[100]; int n = MAX_CHAR_NUM; HuffmanNode huffman_tree[2 * MAX_CHAR_NUM - 1]; HuffmanCode huffman_code[MAX_CHAR_NUM]; printf("请输入一个由英文字母构成的字符串:"); scanf("%[^\n]", str); create_huffman_tree(huffman_tree, n); huffman_encode(huffman_tree, n, huffman_code); printf("该字符串的哈夫曼编码为:"); encode(str, huffman_code, n); printf("\n请输入一个由哈夫曼编码构成的01串:"); scanf("%s", str); printf("该01串对应的字符串为:"); decode(str, huffman_tree, n); printf("\n"); return 0; } ``` 上述代码实现了从键盘任意输入一个由英文字母构成的文本字符串,首先根据该字符串创建Huffman树,之后进行Huffman编码,然后把该字符串的Huffman编码结果向屏幕输出。能够利用前述的Huffman编码结果对某0-1码流进行解码得到字符串。

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