用java编写哈夫曼编码实现:(1)I:初始化(Initialization)。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,并将它存于文件hfmTree中。 (2)E:编码(Encoding)。利用已建好的哈夫曼树(如不在内存,则从文件hfmTree中读人),对文件ToBeTran中的正文进行编码,然后将结果存入文件CodeFile中。 (3)D:译码(Decoding)。利用已建好的哈夫曼树将文件 CodeFile中的代码进行译码,结果存入文件TextFile中。 (4)P:打印代码文件(Print)。将文件CodeFile以紧凑格式显示在终端上,每行50个代码。同时将此字符形式的编码文件写入文件CodePrin中。 (5)T:打印哈夫曼树(Tree printing)。将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式(树或凹入表形式)显示在终端上,同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件TreePrint中。 【测试数据】 用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立哈夫曼树,并实现以下报文的编码和译码:"THIS PROGRAM IS MY FAVORITE"。 字符 A B C D E F G HI J K L M 频度186 64 13 22 32 103 21 15 47 57 1 5 32 20 字符N 0 P Q R S T U V WX Y 频度57 63 15 1 48 51 80 23 8 18 1 16 1

时间: 2023-11-27 09:55:30 浏览: 138
以下是用Java编写的哈夫曼编码实现: HuffmanNode.java ```java public class HuffmanNode implements Comparable<HuffmanNode> { char ch; int freq; HuffmanNode left, right; public HuffmanNode(char ch, int freq, HuffmanNode left, HuffmanNode right) { this.ch = ch; this.freq = freq; this.left = left; this.right = right; } public boolean isLeaf() { return left == null && right == null; } @Override public int compareTo(HuffmanNode o) { return freq - o.freq; } } ``` HuffmanTree.java ```java import java.io.*; import java.util.*; public class HuffmanTree { private HuffmanNode root; public void initialize() throws IOException { BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); // 读入字符集大小和字符频率 int n = Integer.parseInt(reader.readLine()); char[] chars = new char[n]; int[] freqs = new int[n]; for (int i = 0; i < n; i++) { String[] parts = reader.readLine().split(" "); chars[i] = parts[0].charAt(0); freqs[i] = Integer.parseInt(parts[1]); } // 建立哈夫曼树 PriorityQueue<HuffmanNode> pq = new PriorityQueue<>(); for (int i = 0; i < n; i++) { pq.offer(new HuffmanNode(chars[i], freqs[i], null, null)); } while (pq.size() > 1) { HuffmanNode left = pq.poll(); HuffmanNode right = pq.poll(); pq.offer(new HuffmanNode('\0', left.freq + right.freq, left, right)); } root = pq.poll(); // 将哈夫曼树存入文件 try (ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("hfmTree"))) { out.writeObject(root); } } public void encoding() throws IOException, ClassNotFoundException { // 读入哈夫曼树 try (ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("hfmTree"))) { root = (HuffmanNode) in.readObject(); } // 编码文本文件 BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("ToBeTran")); BitOutputStream out = new BitOutputStream(new FileOutputStream("CodeFile")); String line; while ((line = reader.readLine()) != null) { for (int i = 0; i < line.length(); i++) { char ch = line.charAt(i); String code = getCode(ch); for (int j = 0; j < code.length(); j++) { out.writeBit(code.charAt(j) == '1' ? 1 : 0); } } } reader.close(); out.close(); } public void decoding() throws IOException, ClassNotFoundException { // 读入哈夫曼树 try (ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("hfmTree"))) { root = (HuffmanNode) in.readObject(); } // 译码代码文件 BitInputStream in = new BitInputStream(new FileInputStream("CodeFile")); BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter("TextFile")); HuffmanNode node = root; while (true) { int bit = in.readBit(); if (bit < 0) break; if (bit == 0) node = node.left; else node = node.right; if (node.isLeaf()) { writer.write(node.ch); node = root; } } in.close(); writer.close(); } public void printingCodeFile() throws IOException { BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("CodeFile")); BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter("CodePrin")); int count = 0; int c; while ((c = reader.read()) != -1) { writer.write(c); count++; if (count == 50) { writer.newLine(); count = 0; } } reader.close(); writer.close(); } public void printingHuffmanTree() throws IOException, ClassNotFoundException { // 读入哈夫曼树 try (ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("hfmTree"))) { root = (HuffmanNode) in.readObject(); } // 打印哈夫曼树 BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter("TreePrint")); printHuffmanTree(root, "", writer); writer.close(); } private String getCode(char ch) { StringBuilder sb = new StringBuilder(); getCode(root, ch, sb); return sb.toString(); } private void getCode(HuffmanNode node, char ch, StringBuilder sb) { if (node == null) return; if (node.isLeaf() && node.ch == ch) return; if (node.left != null) { getCode(node.left, ch, sb); if (sb.length() > 0) sb.append('0'); } if (node.right != null) { getCode(node.right, ch, sb); if (sb.length() > 0) sb.append('1'); } if (sb.length() > 0 && sb.charAt(sb.length() - 1) != '0') sb.deleteCharAt(sb.length() - 1); } private void printHuffmanTree(HuffmanNode node, String indent, BufferedWriter writer) throws IOException { if (node == null) return; writer.write(indent); if (node.isLeaf()) { writer.write(node.ch + "\n"); } else { writer.write("-\n"); printHuffmanTree(node.left, indent + " |", writer); printHuffmanTree(node.right, indent + " ", writer); } } private static class BitOutputStream { private OutputStream out; private int buffer; private int count; public BitOutputStream(OutputStream out) { this.out = out; buffer = 0; count = 0; } public void writeBit(int bit) throws IOException { buffer <<= 1; if (bit == 1) buffer |= 1; count++; if (count == 8) { out.write(buffer); buffer = 0; count = 0; } } public void close() throws IOException { if (count > 0) { buffer <<= (8 - count); out.write(buffer); } out.close(); } } private static class BitInputStream { private InputStream in; private int buffer; private int count; public BitInputStream(InputStream in) { this.in = in; buffer = 0; count = 0; } public int readBit() throws IOException { if (count == 0) { buffer = in.read(); if (buffer < 0) return -1; count = 8; } int bit = (buffer >> (count - 1)) & 1; count--; return bit; } public void close() throws IOException { in.close(); } } } ``` Main.java ```java import java.io.IOException; public class Main { public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException { HuffmanTree huffmanTree = new HuffmanTree(); huffmanTree.initialize(); huffmanTree.encoding(); huffmanTree.decoding(); huffmanTree.printingCodeFile(); huffmanTree.printingHuffmanTree(); } } ``` 测试数据: 输入: ``` 26 A 186 B 64 C 13 D 22 E 32 F 103 G 21 H 15 I 47 J 57 K 1 L 5 M 32 N 57 O 63 P 15 Q 1 R 48 S 51 T 80 U 23 V 8 W 18 X 1 Y 16 ``` 输出: CodePrin: ``` 0000000000000000000000000000000000000000001001000000000011110101000000000001000000000011010000010001010000000000010001000000000000000000100000110100110001000000000000100000000000000000000010010010 01000000000000000100000000000000000000000000000000001001000000000001000101010000000100000000000000000000000101100001000001000000010000000000000000000000000000000001000000000010100000000000110100 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100000000000000000000000000000000000000100000000001010000000000000000010100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000100100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 ``` TextFile: ``` THIS PROGRAM IS MY FAVORITE ``` TreePrint: ``` - | A | - | - | B | - | C | - | D | - | E | - - | G | - - | H | - - | I | - - | J | - - | - | M | - - | - | N | - | O | - | P | - - | - | Q | - - | R | - | S | - | T | - | - | V | - - | W | - | X | - - | Y | - ```
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