C# 对图片进行哈夫曼编码与解码

时间: 2023-07-19 20:05:24 浏览: 137
C# 中可以使用 System.Drawing 命名空间中的 Bitmap 类来处理图片的编码和解码。下面是使用哈夫曼编码对图片进行压缩和解压缩的示例代码: ```csharp using System; using System.Drawing; using System.IO; using System.Linq; namespace HuffmanCompression { public class Huffman { private class HuffmanNode : IComparable<HuffmanNode> { public byte Value { get; set; } public int Frequency { get; set; } public HuffmanNode Left { get; set; } public HuffmanNode Right { get; set; } public int CompareTo(HuffmanNode other) { return Frequency.CompareTo(other.Frequency); } } private static HuffmanNode BuildHuffmanTree(byte[] data) { var freq = new int[256]; foreach (var b in data) { freq[b]++; } var nodes = freq.Select((f, i) => new HuffmanNode { Value = (byte)i, Frequency = f }) .Where(n => n.Frequency > 0) .ToList(); while (nodes.Count > 1) { nodes.Sort(); var left = nodes[0]; var right = nodes[1]; nodes.RemoveRange(0, 2); var parent = new HuffmanNode { Value = 0, Frequency = left.Frequency + right.Frequency, Left = left, Right = right }; nodes.Add(parent); } return nodes.FirstOrDefault(); } private static void BuildHuffmanTable(HuffmanNode node, string code, string[] table) { if (node.Left == null && node.Right == null) { table[node.Value] = code; return; } if (node.Left != null) { BuildHuffmanTable(node.Left, code + "0", table); } if (node.Right != null) { BuildHuffmanTable(node.Right, code + "1", table); } } public static byte[] Compress(byte[] data) { var root = BuildHuffmanTree(data); var table = new string[256]; BuildHuffmanTable(root, "", table); using (var ms = new MemoryStream()) using (var bw = new BinaryWriter(ms)) { // Write the Huffman tree to the stream WriteHuffmanTree(root, bw); // Write the compressed data to the stream var code = ""; foreach (var b in data) { code += table[b]; while (code.Length >= 8) { var c = Convert.ToByte(code.Substring(0, 8), 2); bw.Write(c); code = code.Substring(8); } } if (code.Length > 0) { code = code.PadRight(8, '0'); var c = Convert.ToByte(code, 2); bw.Write(c); } return ms.ToArray(); } } private static void WriteHuffmanTree(HuffmanNode node, BinaryWriter bw) { if (node.Left == null && node.Right == null) { bw.Write(true); bw.Write(node.Value); return; } bw.Write(false); WriteHuffmanTree(node.Left, bw); WriteHuffmanTree(node.Right, bw); } public static byte[] Decompress(byte[] data) { using (var ms = new MemoryStream(data)) using (var br = new BinaryReader(ms)) { // Read the Huffman tree from the stream var root = ReadHuffmanTree(br); // Read the compressed data from the stream var result = new byte[ms.Length - ms.Position]; var node = root; var i = 0; while (ms.Position < ms.Length) { var b = br.ReadByte(); for (var j = 0; j < 8; j++) { if (((b >> (7 - j)) & 1) == 1) { node = node.Right; } else { node = node.Left; } if (node.Left == null && node.Right == null) { result[i] = node.Value; node = root; i++; } } } return result.Take(i).ToArray(); } } private static HuffmanNode ReadHuffmanTree(BinaryReader br) { if (br.ReadBoolean()) { return new HuffmanNode { Value = br.ReadByte(), Frequency = 1 }; } var left = ReadHuffmanTree(br); var right = ReadHuffmanTree(br); return new HuffmanNode { Value = 0, Frequency = left.Frequency + right.Frequency, Left = left, Right = right }; } } class Program { static void Main(string[] args) { var inputFileName = "input.bmp"; var outputFileName = "output.bmp"; // Load the image var bitmap = new Bitmap(inputFileName); // Convert the image to a byte array var data = new byte[bitmap.Width * bitmap.Height * 3]; for (var y = 0; y < bitmap.Height; y++) { for (var x = 0; x < bitmap.Width; x++) { var color = bitmap.GetPixel(x, y); data[(y * bitmap.Width + x) * 3] = color.R; data[(y * bitmap.Width + x) * 3 + 1] = color.G; data[(y * bitmap.Width + x) * 3 + 2] = color.B; } } // Compress the data var compressedData = Huffman.Compress(data); // Save the compressed data to a file File.WriteAllBytes(outputFileName, compressedData); // Read the compressed data from the file var input = File.ReadAllBytes(outputFileName); // Decompress the data var decompressedData = Huffman.Decompress(input); // Convert the byte array back to an image for (var y = 0; y < bitmap.Height; y++) { for (var x = 0; x < bitmap.Width; x++) { var r = decompressedData[(y * bitmap.Width + x) * 3]; var g = decompressedData[(y * bitmap.Width + x) * 3 + 1]; var b = decompressedData[(y * bitmap.Width + x) * 3 + 2]; bitmap.SetPixel(x, y, Color.FromArgb(r, g, b)); } } // Save the decompressed image to a file bitmap.Save("output.bmp"); } } } ``` 请注意,此示例代码仅支持 24 位 RGB 格式的位图。其他格式的图片需要进行相应的修改。
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