赫夫曼树压缩文件c语言

时间: 2023-07-13 21:41:00 浏览: 50
以下是使用赫夫曼树进行文件压缩的 C 语言示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_TREE_HT 100 typedef struct MinHeapNode { char data; unsigned freq; struct MinHeapNode *left, *right; } MinHeapNode; typedef struct MinHeap { unsigned size; unsigned capacity; MinHeapNode **array; } MinHeap; typedef struct HuffmanNode { char data; char *code; struct HuffmanNode *left, *right; } HuffmanNode; MinHeapNode* newMinHeapNode(char data, unsigned freq) { MinHeapNode* node = (MinHeapNode*) malloc(sizeof(MinHeapNode)); node->left = node->right = NULL; node->data = data; node->freq = freq; return node; } MinHeap* createMinHeap(unsigned capacity) { MinHeap* minHeap = (MinHeap*) malloc(sizeof(MinHeap)); minHeap->size = 0; minHeap->capacity = capacity; minHeap->array = (MinHeapNode**) malloc(minHeap->capacity * sizeof(MinHeapNode*)); return minHeap; } void swapMinHeapNode(MinHeapNode** a, MinHeapNode** b) { MinHeapNode* t = *a; *a = *b; *b = t; } void minHeapify(MinHeap* minHeap, int idx) { int smallest = idx; int left = 2 * idx + 1; int right = 2 * idx + 2; if (left < minHeap->size && minHeap->array[left]->freq < minHeap->array[smallest]->freq) smallest = left; if (right < minHeap->size && minHeap->array[right]->freq < minHeap->array[smallest]->freq) smallest = right; if (smallest != idx) { swapMinHeapNode(&minHeap->array[smallest], &minHeap->array[idx]); minHeapify(minHeap, smallest); } } int isSizeOne(MinHeap* minHeap) { return (minHeap->size == 1); } MinHeapNode* extractMin(MinHeap* minHeap) { MinHeapNode* temp = minHeap->array[0]; minHeap->array[0] = minHeap->array[minHeap->size - 1]; --minHeap->size; minHeapify(minHeap, 0); return temp; } void insertMinHeap(MinHeap* minHeap, MinHeapNode* minHeapNode) { ++minHeap->size; int i = minHeap->size - 1; while (i && minHeapNode->freq < minHeap->array[(i - 1) / 2]->freq) { minHeap->array[i] = minHeap->array[(i - 1) / 2]; i = (i - 1) / 2; } minHeap->array[i] = minHeapNode; } void buildMinHeap(MinHeap* minHeap) { int n = minHeap->size - 1; int i; for (i = (n - 1) / 2; i >= 0; --i) minHeapify(minHeap, i); } void printArr(int arr[], int n) { int i; for (i = 0; i < n; ++i) printf("%d", arr[i]); printf("\n"); } int isLeaf(MinHeapNode* root) { return !(root->left) && !(root->right); } MinHeap* createAndBuildMinHeap(char data[], int freq[], int size) { MinHeap* minHeap = createMinHeap(size); for (int i = 0; i < size; ++i) minHeap->array[i] = newMinHeapNode(data[i], freq[i]); minHeap->size = size; buildMinHeap(minHeap); return minHeap; } MinHeapNode* buildHuffmanTree(char data[], int freq[], int size) { MinHeapNode *left, *right, *top; MinHeap* minHeap = createAndBuildMinHeap(data, freq, size); while (!isSizeOne(minHeap)) { left = extractMin(minHeap); right = extractMin(minHeap); top = newMinHeapNode('$', left->freq + right->freq); top->left = left; top->right = right; insertMinHeap(minHeap, top); } return extractMin(minHeap); } void printCodes(MinHeapNode* root, int arr[], int top, HuffmanNode **huffmanTable) { if (root->left) { arr[top] = 0; printCodes(root->left, arr, top + 1, huffmanTable); } if (root->right) { arr[top] = 1; printCodes(root->right, arr, top + 1, huffmanTable); } if (isLeaf(root)) { HuffmanNode *node = (HuffmanNode*) malloc(sizeof(HuffmanNode)); node->data = root->data; node->code = (char*) malloc((top+1) * sizeof(char)); memcpy(node->code, arr, (top+1) * sizeof(char)); huffmanTable[node->data] = node; } } void HuffmanCodes(char data[], int freq[], int size, HuffmanNode **huffmanTable) { int arr[MAX_TREE_HT], top = 0; MinHeapNode* root = buildHuffmanTree(data, freq, size); printCodes(root, arr, top, huffmanTable); } void compressFile(char *inputFile, char *outputFile, HuffmanNode **huffmanTable) { FILE *inFile = fopen(inputFile, "r"); FILE *outFile = fopen(outputFile, "wb"); char c, byte = 0; int bitCount = 0; while ((c = fgetc(inFile)) != EOF) { HuffmanNode *node = huffmanTable[c]; for (int i = 0; i < strlen(node->code); i++) { byte <<= 1; byte |= node->code[i] - '0'; bitCount++; if (bitCount == 8) { fwrite(&byte, 1, 1, outFile); byte = 0; bitCount = 0; } } } if (bitCount > 0) { byte <<= (8 - bitCount); fwrite(&byte, 1, 1, outFile); } fclose(inFile); fclose(outFile); } int main() { char data[] = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F'}; int freq[] = {5, 9, 12, 13, 16, 45}; int size = sizeof(data) / sizeof(data[0]); HuffmanNode *huffmanTable[256] = {NULL}; HuffmanCodes(data, freq, size, huffmanTable); char *inputFile = "input.txt"; char *outputFile = "output.bin"; compressFile(inputFile, outputFile, huffmanTable); return 0; } ``` 这个示例代码是以字符为单位进行压缩的,可以根据实际需要进行修改和扩展。

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