用C语言设计一个简单哈夫曼编码/译码系统,系统应具有如下功能: 1、接收原始数据。 从终端读入字符集大小n,以及n个字符和n个权值,建立哈夫曼树(输出哈弗曼树的存储结构的终态)。 2、编码 利用已建好的哈弗曼树,对输入的正文进行编码,存储编码结果。 3、译码 利用编码后的结果进行译码,存储译码结果。 4、打印编码规则 即字符与编码的一一对应关系。 5、打印哈夫曼树 将已创建的哈弗曼树输出到显示器上。
时间: 2024-02-28 09:57:20 浏览: 71
这是一个比较复杂的代码实现,我将提供一个基本的框架和思路。
1. 哈夫曼树的存储结构
我们可以使用二叉树来表示哈夫曼树。每个节点包含字符和权值,左右子树指针。在建立哈夫曼树的过程中,我们按照权值从小到大的顺序,将节点作为叶子节点插入二叉树。然后不断取出权值最小的两个节点,将它们合并成一个父节点,权值为两个子节点的权值之和,再将这个父节点插入二叉树中。重复这个过程,直到只剩下一个节点,即根节点。
2. 编码
编码的过程就是将原始数据转换为哈夫曼编码。我们可以使用一个哈希表来存储每个字符对应的编码,以便快速查找。在遍历哈夫曼树的过程中,每当走到一个左子树,就在编码序列末尾添加一个0,每当走到一个右子树,就在编码序列末尾添加一个1。当走到叶子节点时,就将整个编码序列存储起来,并将对应的字符和编码存入哈希表中。
3. 译码
译码的过程就是将哈夫曼编码转换为原始数据。我们可以使用一个指针指向哈夫曼树的根节点,然后遍历编码序列。每当遇到一个0,就让指针指向左子树;每当遇到一个1,就让指针指向右子树。当指针指向叶子节点时,就将对应的字符输出,并将指针重新指向根节点。
4. 打印编码规则
只需要遍历哈希表,输出每个字符和它对应的编码即可。
5. 打印哈夫曼树
可以使用递归遍历二叉树的方式,先输出右子树,再输出根节点,最后输出左子树。这样输出的结果就是从上到下,从右到左的顺序。
下面是一个基本的实现代码框架:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
// 哈夫曼树节点
typedef struct huffman_node {
char ch; // 字符
int weight; // 权值
struct huffman_node *lchild; // 左子树指针
struct huffman_node *rchild; // 右子树指针
} huffman_node;
// 哈夫曼编码节点
typedef struct huffman_code {
char ch; // 字符
char *code; // 编码
} huffman_code;
// 哈夫曼编码表
typedef struct huffman_table {
huffman_code *codes; // 编码数组
int n; // 字符集大小
} huffman_table;
// 从终端读入字符集大小n,以及n个字符和n个权值,建立哈夫曼树
huffman_node *create_huffman_tree(int n, char *chars, int *weights);
// 利用已建好的哈夫曼树,对输入的正文进行编码,存储编码结果
void huffman_encode(huffman_node *root, char *text, int len, huffman_table *table);
// 利用编码后的结果进行译码,存储译码结果
void huffman_decode(huffman_node *root, char *code, int len, char *text);
// 输出字符与编码的一一对应关系
void print_huffman_table(huffman_table *table);
// 将已创建的哈夫曼树输出到显示器上
void print_huffman_tree(huffman_node *root);
// 销毁哈夫曼树
void destroy_huffman_tree(huffman_node *root);
int main() {
// 读入字符集大小n,以及n个字符和n个权值
// ...
// 建立哈夫曼树
huffman_node *root = create_huffman_tree(n, chars, weights);
// 打印哈夫曼树
print_huffman_tree(root);
// 哈夫曼编码
huffman_table table;
huffman_encode(root, text, len, &table);
// 输出编码规则
print_huffman_table(&table);
// 哈夫曼译码
char *text2 = malloc(len + 1);
huffman_decode(root, table.codes[0].code, strlen(table.codes[0].code), text2);
printf("%s\n", text2);
// 销毁哈夫曼树
destroy_huffman_tree(root);
return 0;
}
huffman_node *create_huffman_tree(int n, char *chars, int *weights) {
// TODO: 实现建立哈夫曼树的代码
}
void huffman_encode(huffman_node *root, char *text, int len, huffman_table *table) {
// TODO: 实现哈夫曼编码的代码
}
void huffman_decode(huffman_node *root, char *code, int len, char *text) {
// TODO: 实现哈夫曼译码的代码
}
void print_huffman_table(huffman_table *table) {
// TODO: 实现打印编码规则的代码
}
void print_huffman_tree(huffman_node *root) {
// TODO: 实现打印哈夫曼树的代码
}
void destroy_huffman_tree(huffman_node *root) {
// TODO: 实现销毁哈夫曼树的代码
}
```
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