java哈夫曼编码译码

时间: 2023-10-13 08:06:51 浏览: 42
哈夫曼编码是一种用于数据压缩的算法,可以将一个字符串压缩为更短的二进制串。Java中实现哈夫曼编码的基本思路如下: 1. 统计字符串中每个字符出现的频率,并将其存储到一个HashMap中。 2. 根据每个字符的出现频率构建哈夫曼树,即将频率低的字符作为叶子节点,频率高的字符作为父节点,构建一个树形结构。可以使用优先队列来实现。 3. 对哈夫曼树进行编码,即给每个字符赋予一个唯一的二进制编码。从根节点开始遍历哈夫曼树,对于每个左子树节点赋值0,右子树节点赋值1,直到所有叶子节点都被编码。 4. 将原始字符串按照哈夫曼编码进行压缩,即将每个字符替换为其对应的二进制编码。压缩后的二进制串可存储到文件中。 5. 对压缩后的二进制串进行解码,即将二进制串按照哈夫曼编码重新转换为原始字符串。 下面是Java实现哈夫曼编码和解码的示例代码: ```java import java.util.*; public class HuffmanCoding { private Map<Character, String> codeTable = new HashMap<>(); private class HuffmanNode implements Comparable<HuffmanNode> { char c; int freq; HuffmanNode left, right; public HuffmanNode(char c, int freq) { this.c = c; this.freq = freq; } public boolean isLeaf() { return left == null && right == null; } public int compareTo(HuffmanNode other) { return freq - other.freq; } } public void encode(String s) { Map<Character, Integer> freqTable = new HashMap<>(); for (char c : s.toCharArray()) { freqTable.put(c, freqTable.getOrDefault(c, 0) + 1); } PriorityQueue<HuffmanNode> pq = new PriorityQueue<>(); for (char c : freqTable.keySet()) { pq.offer(new HuffmanNode(c, freqTable.get(c))); } while (pq.size() > 1) { HuffmanNode node1 = pq.poll(); HuffmanNode node2 = pq.poll(); HuffmanNode parent = new HuffmanNode('\0', node1.freq + node2.freq); parent.left = node1; parent.right = node2; pq.offer(parent); } HuffmanNode root = pq.poll(); buildCodeTable(root, ""); String encoded = ""; for (char c : s.toCharArray()) { encoded += codeTable.get(c); } System.out.println("Encoded string: " + encoded); } public void decode(String s, HuffmanNode root) { HuffmanNode node = root; String decoded = ""; for (char c : s.toCharArray()) { if (c == '0') { node = node.left; } else { node = node.right; } if (node.isLeaf()) { decoded += node.c; node = root; } } System.out.println("Decoded string: " + decoded); } private void buildCodeTable(HuffmanNode node, String code) { if (node != null) { if (node.isLeaf()) { codeTable.put(node.c, code); } else { buildCodeTable(node.left, code + "0"); buildCodeTable(node.right, code + "1"); } } } public static void main(String[] args) { String s = "hello world"; HuffmanCoding hc = new HuffmanCoding(); hc.encode(s); // reconstruct the tree from the code table HuffmanCoding.HuffmanNode root = hc.new HuffmanNode('\0', 0); for (char c : hc.codeTable.keySet()) { String code = hc.codeTable.get(c); HuffmanCoding.HuffmanNode node = root; for (char bit : code.toCharArray()) { if (bit == '0') { if (node.left == null) { node.left = hc.new HuffmanNode('\0', 0); } node = node.left; } else { if (node.right == null) { node.right = hc.new HuffmanNode('\0', 0); } node = node.right; } } node.c = c; } hc.decode("001010001101111011110000101100111100101100", root); } } ```

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