写一个对输入的图像进行哈夫曼编码,显示原图像的熵,编码后的平均码字长度及编码效率的c++代码

时间: 2024-03-10 18:48:27 浏览: 21
以下是对输入图像进行哈夫曼编码的C++代码,同时显示原图像的熵、编码后的平均码字长度和编码效率: ```c++ #include <iostream> #include <fstream> #include <queue> #include <vector> #include <map> #include <cmath> using namespace std; //定义哈夫曼树节点结构体 struct HuffmanNode { int data; int weight; HuffmanNode *left; HuffmanNode *right; HuffmanNode(int d, int w) : data(d), weight(w), left(NULL), right(NULL) {} }; //定义比较结构体,用于构建哈夫曼树时的优先队列 struct cmp { bool operator()(HuffmanNode *a, HuffmanNode *b) { return a->weight > b->weight; } }; //计算图像的熵 double calcEntropy(map<int, int> histogram, int total) { double entropy = 0; for (auto &p : histogram) { double prob = (double)p.second / total; entropy += (-1) * prob * log2(prob + (prob == 0)); } return entropy; } //构建哈夫曼树 HuffmanNode *buildHuffmanTree(map<int, int> histogram) { priority_queue<HuffmanNode *, vector<HuffmanNode *>, cmp> pq; for (auto &p : histogram) pq.push(new HuffmanNode(p.first, p.second)); while (pq.size() > 1) { HuffmanNode *left = pq.top(); pq.pop(); HuffmanNode *right = pq.top(); pq.pop(); HuffmanNode *parent = new HuffmanNode(-1, left->weight + right->weight); parent->left = left; parent->right = right; pq.push(parent); } return pq.top(); } //计算编码后的平均码字长度 double calcAverageLength(HuffmanNode *root, int total) { if (!root) return 0; double averageLength = 0; queue<HuffmanNode *> q; q.push(root); while (!q.empty()) { HuffmanNode *cur = q.front(); q.pop(); if (!cur->left && !cur->right) averageLength += (double)cur->weight / total * (int)log2(total / cur->weight); if (cur->left) q.push(cur->left); if (cur->right) q.push(cur->right); } return averageLength; } //编码图像 void encodeImage(map<int, int> histogram, HuffmanNode *root, map<int, string> &codeTable, vector<string> &encodedImage) { for (auto &p : histogram) { int data = p.first; string code = ""; HuffmanNode *cur = root; while (cur) { if (cur->left && cur->left->data == data) { code += "0"; break; } else if (cur->right && cur->right->data == data) { code += "1"; break; } else if (cur->left && cur->left->weight >= p.second) { cur = cur->left; code += "0"; } else if (cur->right && cur->right->weight >= p.second) { cur = cur->right; code += "1"; } } codeTable[data] = code; } for (auto &p : histogram) encodedImage.push_back(codeTable[p.first]); } //计算编码效率 double calcEfficiency(map<int, int> histogram, vector<string> encodedImage, int total) { int size = 0; for (auto &code : encodedImage) size += code.length(); return (double)total * 8 / size; } int main() { //读入图像 ifstream fin("input.bmp", ios::binary); fin.seekg(0, ios::end); int fileSize = fin.tellg(); fin.seekg(54, ios::beg); map<int, int> histogram; int total = 0; char pixel; while (fin.read(&pixel, sizeof(char))) { histogram[pixel]++; total++; } fin.close(); //计算熵 double entropy = calcEntropy(histogram, total); cout << "Entropy: " << entropy << endl; //构建哈夫曼树 HuffmanNode *root = buildHuffmanTree(histogram); //计算编码后的平均码字长度 double averageLength = calcAverageLength(root, total); cout << "Average Length: " << averageLength << endl; //编码图像 map<int, string> codeTable; vector<string> encodedImage; encodeImage(histogram, root, codeTable, encodedImage); //计算编码效率 double efficiency = calcEfficiency(histogram, encodedImage, total); cout << "Efficiency: " << efficiency << endl; return 0; } ``` 注:该代码实现了对 BMP 格式图像进行哈夫曼编码,需要将输入图像命名为 "input.bmp" 并与代码放在同一目录下。如需对其他格式图像编码,需要根据实际情况修改代码。

相关推荐

最新推荐

recommend-type

哈夫曼编码-译码器课程设计报告.docx

设计一个利用哈夫曼算法的编码和译码系统,重复地显示并处理以下项目,直到选择退出为止。 基本要求: (1)将权值数据存放在数据文件(文件名为data.txt,位于执行程序的当前目录中) (2)分别采用动态和静态存储...
recommend-type

阿里巴巴六个盒子实践.pptx

阿里巴巴六个盒子实践.pptx
recommend-type

zigbee-cluster-library-specification

最新的zigbee-cluster-library-specification说明文档。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

优化MATLAB分段函数绘制:提升效率,绘制更快速

![优化MATLAB分段函数绘制:提升效率,绘制更快速](https://ucc.alicdn.com/pic/developer-ecology/666d2a4198c6409c9694db36397539c1.png?x-oss-process=image/resize,s_500,m_lfit) # 1. MATLAB分段函数绘制概述** 分段函数绘制是一种常用的技术,用于可视化不同区间内具有不同数学表达式的函数。在MATLAB中,分段函数可以通过使用if-else语句或switch-case语句来实现。 **绘制过程** MATLAB分段函数绘制的过程通常包括以下步骤: 1.
recommend-type

SDN如何实现简易防火墙

SDN可以通过控制器来实现简易防火墙。具体步骤如下: 1. 定义防火墙规则:在控制器上定义防火墙规则,例如禁止某些IP地址或端口访问,或者只允许来自特定IP地址或端口的流量通过。 2. 获取流量信息:SDN交换机会将流量信息发送给控制器。控制器可以根据防火墙规则对流量进行过滤。 3. 过滤流量:控制器根据防火墙规则对流量进行过滤,满足规则的流量可以通过,不满足规则的流量则被阻止。 4. 配置交换机:控制器根据防火墙规则配置交换机,只允许通过满足规则的流量,不满足规则的流量则被阻止。 需要注意的是,这种简易防火墙并不能完全保护网络安全,只能起到一定的防护作用,对于更严格的安全要求,需要
recommend-type

JSBSim Reference Manual

JSBSim参考手册,其中包含JSBSim简介,JSBSim配置文件xml的编写语法,编程手册以及一些应用实例等。其中有部分内容还没有写完,估计有生之年很难看到完整版了,但是内容还是很有参考价值的。
recommend-type

"互动学习:行动中的多样性与论文攻读经历"

多样性她- 事实上SCI NCES你的时间表ECOLEDO C Tora SC和NCESPOUR l’Ingén学习互动,互动学习以行动为中心的强化学习学会互动,互动学习,以行动为中心的强化学习计算机科学博士论文于2021年9月28日在Villeneuve d'Asq公开支持马修·瑟林评审团主席法布里斯·勒菲弗尔阿维尼翁大学教授论文指导奥利维尔·皮耶昆谷歌研究教授:智囊团论文联合主任菲利普·普雷教授,大学。里尔/CRISTAL/因里亚报告员奥利维耶·西格德索邦大学报告员卢多维奇·德诺耶教授,Facebook /索邦大学审查员越南圣迈IMT Atlantic高级讲师邀请弗洛里安·斯特鲁布博士,Deepmind对于那些及时看到自己错误的人...3谢谢你首先,我要感谢我的两位博士生导师Olivier和Philippe。奥利维尔,"站在巨人的肩膀上"这句话对你来说完全有意义了。从科学上讲,你知道在这篇论文的(许多)错误中,你是我可以依
recommend-type

揭秘MATLAB分段函数绘制技巧:掌握绘制分段函数图的精髓

![揭秘MATLAB分段函数绘制技巧:掌握绘制分段函数图的精髓](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/3821ea2a63d44e65925d8251196d5ca9.png) # 1. MATLAB分段函数的概念和基本语法** 分段函数是一种将函数域划分为多个子域,并在每个子域上定义不同函数表达式的函数。在MATLAB中,可以使用`piecewise`函数来定义分段函数。其语法为: ``` y = piecewise(x, x1, y1, ..., xn, yn) ``` 其中: * `x`:自变量。 * `x1`, `y1`, ..., `xn`,
recommend-type

如何用python运行loam算法

LOAM (Lidar Odometry and Mapping) 是一种基于激光雷达的SLAM算法,可以用于室内或室外环境的建图和定位。下面是一个基本的步骤来在Python中运行LOAM算法: 1. 安装ROS (Robot Operating System)和LOAM的ROS包 ``` sudo apt-get install ros-<distro>-loam-velodyne ``` 2. 安装Python的ROS客户端库rospy: ``` sudo apt-get install python-rospy ``` 3. 创建ROS工作空间并编译 ``` mkdir -p ~/ca