设计实现一个基于哈夫曼算法的压缩软件,统计文件中各字符出现的频次,设计哈夫曼编码,实现文件的压缩及解压缩。

时间: 2024-01-24 13:17:35 浏览: 59
CPP

哈夫曼编码实现文件的压缩与解压

star3星 · 编辑精心推荐
哈夫曼编码是一种可变长度编码的一种方法,用于对一个字符集中的每个字符构建唯一的编码。它的基本思想是将出现频率较高的字符用较短的编码表示,出现频率较低的字符用较长的编码表示,以达到压缩数据的目的。 下面是一个基于哈夫曼算法的压缩软件的设计实现步骤: 1. 统计文件中各字符出现的频次,得到字符频率表。 2. 根据字符频率表构建哈夫曼树,生成哈夫曼编码。 3. 遍历文件中的每个字符,使用哈夫曼编码替换原始字符,生成压缩文件。 4. 解压缩时,读取压缩文件中的哈夫曼编码,还原原始字符,生成解压缩文件。 下面是一个Python代码实现: ```python import heapq import os class HuffmanCoding: def __init__(self): self.heap = [] self.codes = {} self.reverse_mapping = {} class HeapNode: def __init__(self, char, freq): self.char = char self.freq = freq self.left = None self.right = None def __lt__(self, other): return self.freq < other.freq def __eq__(self, other): if(other == None): return False if(not isinstance(other, HeapNode)): return False return self.freq == other.freq def make_frequency_dict(self, text): frequency = {} for character in text: if not character in frequency: frequency[character] = 0 frequency[character] += 1 return frequency def make_heap(self, frequency): for key in frequency: node = self.HeapNode(key, frequency[key]) heapq.heappush(self.heap, node) def merge_nodes(self): while(len(self.heap)>1): node1 = heapq.heappop(self.heap) node2 = heapq.heappop(self.heap) merged = self.HeapNode(None, node1.freq + node2.freq) merged.left = node1 merged.right = node2 heapq.heappush(self.heap, merged) def make_codes_helper(self, root, current_code): if(root == None): return if(root.char != None): self.codes[root.char] = current_code self.reverse_mapping[current_code] = root.char return self.make_codes_helper(root.left, current_code + "0") self.make_codes_helper(root.right, current_code + "1") def make_codes(self): root = heapq.heappop(self.heap) current_code = "" self.make_codes_helper(root, current_code) def get_encoded_text(self, text): encoded_text = "" for character in text: encoded_text += self.codes[character] return encoded_text def pad_encoded_text(self, encoded_text): extra_padding = 8 - len(encoded_text) % 8 for i in range(extra_padding): encoded_text += "0" padded_info = "{0:08b}".format(extra_padding) encoded_text = padded_info + encoded_text return encoded_text def get_byte_array(self, padded_encoded_text): if(len(padded_encoded_text) % 8 != 0): print("Encoded text not padded properly") exit(0) b = bytearray() for i in range(0, len(padded_encoded_text), 8): byte = padded_encoded_text[i:i+8] b.append(int(byte, 2)) return b def compress(self, text, file_name): frequency = self.make_frequency_dict(text) self.make_heap(frequency) self.merge_nodes() self.make_codes() encoded_text = self.get_encoded_text(text) padded_encoded_text = self.pad_encoded_text(encoded_text) b = self.get_byte_array(padded_encoded_text) with open(file_name, 'wb') as output: output.write(bytes(b)) print("Compressed") return file_name def remove_padding(self, padded_encoded_text): padded_info = padded_encoded_text[:8] extra_padding = int(padded_info, 2) padded_encoded_text = padded_encoded_text[8:] encoded_text = padded_encoded_text[:-1*extra_padding] return encoded_text def decode_text(self, encoded_text): current_code = "" decoded_text = "" for bit in encoded_text: current_code += bit if(current_code in self.reverse_mapping): character = self.reverse_mapping[current_code] decoded_text += character current_code = "" return decoded_text def decompress(self, file_name): with open(file_name, 'rb') as file: bit_string = "" byte = file.read(1) while(len(byte)>0): byte = ord(byte) bits = bin(byte)[2:].rjust(8, '0') bit_string += bits byte = file.read(1) encoded_text = self.remove_padding(bit_string) decompressed_text = self.decode_text(encoded_text) print("Decompressed") return decompressed_text ``` 使用方法: ```python h = HuffmanCoding() output_path = h.compress("example.txt", "compressed.bin") decompressed_text = h.decompress(output_path) ```
阅读全文

相关推荐

最新推荐

recommend-type

关于组织参加“第八届‘泰迪杯’数据挖掘挑战赛”的通知-4页

关于组织参加“第八届‘泰迪杯’数据挖掘挑战赛”的通知-4页
recommend-type

PyMySQL-1.1.0rc1.tar.gz

PyMySQL-1.1.0rc1.tar.gz
recommend-type

技术资料分享CC2530中文数据手册完全版非常好的技术资料.zip

技术资料分享CC2530中文数据手册完全版非常好的技术资料.zip
recommend-type

docker构建php开发环境

docker构建php开发环境
recommend-type

VB程序实例59_系统信息_显示分辨率.zip

VB程序实例,可供参考学习使用,希望对你有所帮助
recommend-type

StarModAPI: StarMade 模组开发的Java API工具包

资源摘要信息:"StarModAPI: StarMade 模组 API是一个用于开发StarMade游戏模组的编程接口。StarMade是一款开放世界的太空建造游戏,玩家可以在游戏中自由探索、建造和战斗。该API为开发者提供了扩展和修改游戏机制的能力,使得他们能够创建自定义的游戏内容,例如新的星球类型、船只、武器以及各种游戏事件。 此API是基于Java语言开发的,因此开发者需要具备一定的Java编程基础。同时,由于文档中提到的先决条件是'8',这很可能指的是Java的版本要求,意味着开发者需要安装和配置Java 8或更高版本的开发环境。 API的使用通常需要遵循特定的许可协议,文档中提到的'在许可下获得'可能是指开发者需要遵守特定的授权协议才能合法地使用StarModAPI来创建模组。这些协议通常会规定如何分发和使用API以及由此产生的模组。 文件名称列表中的"StarModAPI-master"暗示这是一个包含了API所有源代码和文档的主版本控制仓库。在这个仓库中,开发者可以找到所有的API接口定义、示例代码、开发指南以及可能的API变更日志。'Master'通常指的是一条分支的名称,意味着该分支是项目的主要开发线,包含了最新的代码和更新。 开发者在使用StarModAPI时应该首先下载并解压文件,然后通过阅读文档和示例代码来了解如何集成和使用API。在编程实践中,开发者需要关注API的版本兼容性问题,确保自己编写的模组能够与StarMade游戏的当前版本兼容。此外,为了保证模组的质量,开发者应当进行充分的测试,包括单人游戏测试以及多人游戏环境下的测试,以确保模组在不同的使用场景下都能够稳定运行。 最后,由于StarModAPI是针对特定游戏的模组开发工具,开发者在创建模组时还需要熟悉StarMade游戏的内部机制和相关扩展机制。这通常涉及到游戏内部数据结构的理解、游戏逻辑的编程以及用户界面的定制等方面。通过深入学习和实践,开发者可以利用StarModAPI创建出丰富多样的游戏内容,为StarMade社区贡献自己的力量。" 由于题目要求必须输出大于1000字的内容,上述内容已经满足此要求。如果需要更加详细的信息或者有其他特定要求,请提供进一步的说明。
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

R语言数据清洗术:Poisson分布下的异常值检测法

![R语言数据清洗术:Poisson分布下的异常值检测法](https://ucc.alicdn.com/images/user-upload-01/img_convert/a12c695f8b68033fc45008ede036b653.png?x-oss-process=image/resize,s_500,m_lfit) # 1. R语言与数据清洗概述 数据清洗作为数据分析的初级阶段,是确保后续分析质量的关键。在众多统计编程语言中,R语言因其强大的数据处理能力,成为了数据清洗的宠儿。本章将带您深入了解数据清洗的含义、重要性以及R语言在其中扮演的角色。 ## 1.1 数据清洗的重要性
recommend-type

设计一个简易的Python问答程序

设计一个简单的Python问答程序,我们可以使用基本的命令行交互,结合字典或者其他数据结构来存储常见问题及其对应的答案。下面是一个基础示例: ```python # 创建一个字典存储问题和答案 qa_database = { "你好": "你好!", "你是谁": "我是一个简单的Python问答程序。", "你会做什么": "我可以回答你关于Python的基础问题。", } def ask_question(): while True: user_input = input("请输入一个问题(输入'退出'结束):")
recommend-type

PHP疫情上报管理系统开发与数据库实现详解

资源摘要信息:"本资源是一个PHP疫情上报管理系统,包含了源码和数据库文件,文件编号为170948。该系统是为了适应疫情期间的上报管理需求而开发的,支持网络员用户和管理员两种角色进行数据的管理和上报。 管理员用户角色主要具备以下功能: 1. 登录:管理员账号通过直接在数据库中设置生成,无需进行注册操作。 2. 用户管理:管理员可以访问'用户管理'菜单,并操作'管理员'和'网络员用户'两个子菜单,执行增加、删除、修改、查询等操作。 3. 更多管理:通过点击'更多'菜单,管理员可以管理'评论列表'、'疫情情况'、'疫情上报管理'、'疫情分类管理'以及'疫情管理'等五个子菜单。这些菜单项允许对疫情信息进行增删改查,对网络员提交的疫情上报进行管理和对疫情管理进行审核。 网络员用户角色的主要功能是疫情管理,他们可以对疫情上报管理系统中的疫情信息进行增加、删除、修改和查询等操作。 系统的主要功能模块包括: - 用户管理:负责系统用户权限和信息的管理。 - 评论列表:管理与疫情相关的评论信息。 - 疫情情况:提供疫情相关数据和信息的展示。 - 疫情上报管理:处理网络员用户上报的疫情数据。 - 疫情分类管理:对疫情信息进行分类统计和管理。 - 疫情管理:对疫情信息进行全面的增删改查操作。 该系统采用面向对象的开发模式,软件开发和硬件架设都经过了细致的规划和实施,以满足实际使用中的各项需求,并且完善了软件架设和程序编码工作。系统后端数据库使用MySQL,这是目前广泛使用的开源数据库管理系统,提供了稳定的性能和数据存储能力。系统前端和后端的业务编码工作采用了Thinkphp框架结合PHP技术,并利用了Ajax技术进行异步数据交互,以提高用户体验和系统响应速度。整个系统功能齐全,能够满足疫情上报管理和信息发布的业务需求。" 【标签】:"java vue idea mybatis redis" 从标签来看,本资源虽然是一个PHP疫情上报管理系统,但提到了Java、Vue、Mybatis和Redis这些技术。这些技术标签可能是误标,或是在资源描述中提及的其他技术栈。在本系统中,主要使用的技术是PHP、ThinkPHP框架、MySQL数据库、Ajax技术。如果资源中确实涉及到Java、Vue等技术,可能是前后端分离的开发模式,或者系统中某些特定模块使用了这些技术。 【压缩包子文件的文件名称列表】: CS268000_*** 此列表中只提供了单一文件名,没有提供详细文件列表,无法确定具体包含哪些文件和资源,但假设它可能包含了系统的源代码、数据库文件、配置文件等必要组件。