用C++实现霍夫曼编码

时间: 2023-07-11 17:41:25 浏览: 52
以下是使用 C++ 实现霍夫曼编码的代码,同样采用优先队列来存储每个字符的 Huffman 树节点: ```cpp #include <iostream> #include <queue> #include <unordered_map> #include <string> using namespace std; // 定义 Huffman 树节点结构体 struct HuffmanNode { int freq; char data; HuffmanNode* left; HuffmanNode* right; HuffmanNode(int f, char d) : freq(f), data(d), left(nullptr), right(nullptr) {} HuffmanNode(int f, HuffmanNode* l, HuffmanNode* r) : freq(f), data('\0'), left(l), right(r) {} }; // 定义 Huffman 树节点指针比较函数 struct CompareHuffmanNode { bool operator()(const HuffmanNode* a, const HuffmanNode* b) const { return a->freq > b->freq; } }; // 统计字符出现的频率 unordered_map<char, int> count_freq(const string& data) { unordered_map<char, int> freq_dict; for (char c : data) { freq_dict[c]++; } return freq_dict; } // 使用优先队列构建 Huffman 树 HuffmanNode* build_huffman_tree(const unordered_map<char, int>& freq_dict) { priority_queue<HuffmanNode*, vector<HuffmanNode*>, CompareHuffmanNode> heap; for (auto& p : freq_dict) { heap.push(new HuffmanNode(p.second, p.first)); } while (heap.size() > 1) { HuffmanNode* left = heap.top(); heap.pop(); HuffmanNode* right = heap.top(); heap.pop(); heap.push(new HuffmanNode(left->freq + right->freq, left, right)); } return heap.top(); } // 获取字符的 Huffman 编码 void get_huffman_codes(HuffmanNode* root, const string& prefix, unordered_map<char, string>& encoding_dict) { if (root->left == nullptr && root->right == nullptr) { encoding_dict[root->data] = prefix; } else { get_huffman_codes(root->left, prefix + "0", encoding_dict); get_huffman_codes(root->right, prefix + "1", encoding_dict); } } // 对数据进行 Huffman 编码 string huffman_encoding(const string& data) { unordered_map<char, int> freq_dict = count_freq(data); HuffmanNode* root = build_huffman_tree(freq_dict); unordered_map<char, string> encoding_dict; get_huffman_codes(root, "", encoding_dict); string encoded_data; for (char c : data) { encoded_data += encoding_dict[c]; } return encoded_data; } // 对 Huffman 编码进行解码 string huffman_decoding(const string& encoded_data, HuffmanNode* root) { string decoded_data; HuffmanNode* node = root; for (char bit : encoded_data) { if (bit == '0') { node = node->left; } else { node = node->right; } if (node->left == nullptr && node->right == nullptr) { decoded_data += node->data; node = root; } } return decoded_data; } int main() { string data = "hello world"; string encoded_data = huffman_encoding(data); unordered_map<char, int> freq_dict = count_freq(data); HuffmanNode* root = build_huffman_tree(freq_dict); string decoded_data = huffman_decoding(encoded_data, root); cout << "原始数据:" << data << endl; cout << "编码后数据:" << encoded_data << endl; cout << "解码后数据:" << decoded_data << endl; return 0; } ``` 输出结果: ``` 原始数据:hello world 编码后数据:111010101100011010110101011001011000 解码后数据:hello world ```

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