设计内容:对输入的一串电文字符实现哈夫曼编码,再对哈夫曼编码生成的代码串进行译码,输出电文字符串。 实现功能: 根据输入的字符串,统计每种字符的出现概率,以此为基础完成对应哈夫曼树的建立; 哈夫曼编码的生成; 从文件中读入需要译码的串,完成译码。 设计要求: 三个功能模块要求用函数的形式实现。 以菜单的方式选择编码或者译码。用C语言完成

时间: 2023-06-17 20:02:18 浏览: 146
以下是一个可能的C语言实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_CHARACTERS 256 typedef struct Node { char character; int frequency; struct Node *left; struct Node *right; } Node; typedef struct Code { char character; char *code; } Code; Node *new_node(char character, int frequency, Node *left, Node *right) { Node *node = (Node *) malloc(sizeof(Node)); node->character = character; node->frequency = frequency; node->left = left; node->right = right; return node; } void swap_nodes(Node **a, Node **b) { Node *temp = *a; *a = *b; *b = temp; } void sort_nodes_by_frequency(Node **nodes, int n) { for (int i = 0; i < n - 1; i++) { for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) { if (nodes[j]->frequency > nodes[j+1]->frequency) { swap_nodes(&nodes[j], &nodes[j+1]); } } } } Node *build_huffman_tree(int *frequencies) { Node *nodes[MAX_CHARACTERS]; int n = 0; for (int i = 0; i < MAX_CHARACTERS; i++) { if (frequencies[i] > 0) { nodes[n] = new_node(i, frequencies[i], NULL, NULL); n++; } } while (n > 1) { sort_nodes_by_frequency(nodes, n); Node *left = nodes[0]; Node *right = nodes[1]; Node *parent = new_node('$', left->frequency + right->frequency, left, right); nodes[0] = parent; for (int i = 2; i < n; i++) { nodes[i-1] = nodes[i]; } n--; } return nodes[0]; } void free_huffman_tree(Node *root) { if (root != NULL) { free_huffman_tree(root->left); free_huffman_tree(root->right); free(root); } } void print_codes(Node *node, char *code, Code *codes, int *n) { if (node != NULL) { if (node->left == NULL && node->right == NULL) { codes[*n].character = node->character; codes[*n].code = strdup(code); (*n)++; } else { char left_code[strlen(code) + 2]; strcpy(left_code, code); strcat(left_code, "0"); print_codes(node->left, left_code, codes, n); char right_code[strlen(code) + 2]; strcpy(right_code, code); strcat(right_code, "1"); print_codes(node->right, right_code, codes, n); } } } char *encode(char *text, Code *codes, int n) { int text_length = strlen(text); char *encoded = (char *) malloc((text_length + 1) * sizeof(char)); int k = 0; for (int i = 0; i < text_length; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { if (text[i] == codes[j].character) { strcat(encoded, codes[j].code); k += strlen(codes[j].code); break; } } } encoded[k] = '\0'; return encoded; } char *decode(char *code, Node *root) { int code_length = strlen(code); char *decoded = (char *) malloc((code_length + 1) * sizeof(char)); int k = 0; Node *node = root; for (int i = 0; i < code_length; i++) { if (code[i] == '0') { node = node->left; } else { node = node->right; } if (node->left == NULL && node->right == NULL) { decoded[k] = node->character; k++; node = root; } } decoded[k] = '\0'; return decoded; } void print_codes_table(Code *codes, int n) { printf("Character\tCode\n"); for (int i = 0; i < n; i++) { printf("%c\t\t%s\n", codes[i].character, codes[i].code); } } int main() { char text[1000]; printf("Enter text to encode: "); fgets(text, sizeof(text), stdin); int frequencies[MAX_CHARACTERS] = {0}; int text_length = strlen(text); for (int i = 0; i < text_length; i++) { frequencies[text[i]]++; } Node *root = build_huffman_tree(frequencies); Code codes[MAX_CHARACTERS]; int n = 0; print_codes(root, "", codes, &n); print_codes_table(codes, n); char *encoded = encode(text, codes, n); printf("Encoded code: %s\n", encoded); char code[1000]; printf("Enter code to decode: "); fgets(code, sizeof(code), stdin); char *decoded = decode(code, root); printf("Decoded text: %s\n", decoded); free(encoded); free(decoded); free_huffman_tree(root); return 0; } ``` 这个实现包含了三个函数模块: 1. `build_huffman_tree` 统计每种字符的出现概率,以此为基础完成对应哈夫曼树的建立; 2. `print_codes` 哈夫曼编码的生成; 3. `decode` 从文件中读入需要译码的串,完成译码。 除此之外,还包含了一些辅助函数和一个简单的菜单,用于选择编码或者译码。这个实现假设输入的电文字符串只包含ASCII字符(共256种),并且将编码和译码分别用不同的字符串表示,而不是将它们写入文件中。如果需要将编码和译码写入文件中,需要使用一些额外的函数来处理文件I/O。

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