用C语言完整的写出输入字符串求出哈夫曼编码并实现译码并进行测试

时间: 2024-02-01 18:16:35 浏览: 18
以下是一个简单的C语言代码,用于输入字符串并计算哈夫曼编码。在本例中,我们使用了一个哈夫曼树和一个哈夫曼编码表来实现译码。 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_TREE_HT 100 // 结构体定义 struct MinHeapNode { char data; unsigned freq; struct MinHeapNode *left, *right; }; struct MinHeap { unsigned size; unsigned capacity; struct MinHeapNode **array; }; struct MinHeapNode* newNode(char data, unsigned freq) { struct MinHeapNode* temp = (struct MinHeapNode*)malloc(sizeof(struct MinHeapNode)); temp->left = temp->right = NULL; temp->data = data; temp->freq = freq; return temp; } struct MinHeap* createMinHeap(unsigned capacity) { struct MinHeap* minHeap = (struct MinHeap*)malloc(sizeof(struct MinHeap)); minHeap->size = 0; minHeap->capacity = capacity; minHeap->array = (struct MinHeapNode**)malloc(minHeap->capacity * sizeof(struct MinHeapNode*)); return minHeap; } void swapMinHeapNode(struct MinHeapNode** a, struct MinHeapNode** b) { struct MinHeapNode* t = *a; *a = *b; *b = t; } void minHeapify(struct 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(struct MinHeap* minHeap) { return (minHeap->size == 1); } struct MinHeapNode* extractMin(struct MinHeap* minHeap) { struct MinHeapNode* temp = minHeap->array[0]; minHeap->array[0] = minHeap->array[minHeap->size - 1]; --minHeap->size; minHeapify(minHeap, 0); return temp; } void insertMinHeap(struct MinHeap* minHeap, struct 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(struct 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(struct MinHeapNode* root) { return !(root->left) && !(root->right); } struct MinHeap* createAndBuildMinHeap(char data[], int freq[], int size) { struct MinHeap* minHeap = createMinHeap(size); for (int i = 0; i < size; ++i) minHeap->array[i] = newNode(data[i], freq[i]); minHeap->size = size; buildMinHeap(minHeap); return minHeap; } struct MinHeapNode* buildHuffmanTree(char data[], int freq[], int size) { struct MinHeapNode *left, *right, *top; struct MinHeap* minHeap = createAndBuildMinHeap(data, freq, size); while (!isSizeOne(minHeap)) { left = extractMin(minHeap); right = extractMin(minHeap); top = newNode('$', left->freq + right->freq); top->left = left; top->right = right; insertMinHeap(minHeap, top); } return extractMin(minHeap); } void printCodes(struct MinHeapNode* root, int arr[], int top) { if (root->left) { arr[top] = 0; printCodes(root->left, arr, top + 1); } if (root->right) { arr[top] = 1; printCodes(root->right, arr, top + 1); } if (isLeaf(root)) { printf("%c: ", root->data); printArr(arr, top); } } void HuffmanCodes(char data[], int freq[], int size) { struct MinHeapNode* root = buildHuffmanTree(data, freq, size); int arr[MAX_TREE_HT], top = 0; printCodes(root, arr, top); } void decodeHuffman(struct MinHeapNode* root, char s[]) { struct MinHeapNode* curr = root; int i = 0; while (s[i]) { if (s[i] == '0') curr = curr->left; else curr = curr->right; if (isLeaf(curr)) { printf("%c", curr->data); curr = root; } ++i; } } int main() { char str[100]; int freq[128] = {0}; printf("Enter a string: "); fgets(str, 100, stdin); str[strcspn(str, "\n")] = '\0'; int n = strlen(str); for (int i = 0; i < n; i++) freq[(int)str[i]]++; HuffmanCodes(str, freq, 128); char s[100]; printf("Enter a Huffman encoded string: "); fgets(s, 100, stdin); s[strcspn(s, "\n")] = '\0'; decodeHuffman(buildHuffmanTree(str, freq, 128), s); printf("\n"); return 0; } ``` 在上面的代码中,我们首先输入一个字符串,并计算每个字符的出现频率。然后,我们使用这些频率来构建一个哈夫曼树,并打印出每个字符的哈夫曼编码。 接下来,我们输入一个已编码的字符串,并使用哈夫曼树进行译码。输出结果应该与原始输入字符串相同。 注意,这只是一个基本的哈夫曼编码和译码实现。在实际使用中,可能需要考虑更复杂的情况。

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