用java编写:利用哈夫曼编码进行通信可以大大提高信道利用率,缩短信息传输时间,降低传输成本。但是,这要求在发送端通过一个编码系统对传数据预先编码,在接收端将传来的数据进行译码(复原)。对于双工信道(即可以双向传输信息的信道),每端都需要一个完整的编/译码系统。试为这样的信息收发站写一个哈夫曼码的编/译码系统。 【基本要求】 一个完整的系统应具有以下功能: (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。

时间: 2024-02-03 15:15:12 浏览: 86
JAVA

用JAVA实现霍夫曼编码

很好,这是一个比较实际的问题,需要进行一定的编码和解码操作。我可以为你提供一个基本的框架,你可以在此基础上进行完善和改进。以下是代码实现: ```java import java.io.*; import java.util.*; public class Huffman { // 哈夫曼树节点 static class Node { char ch; // 字符 int freq; // 权值 Node left, right; // 左右子树 public Node(char ch, int freq, Node left, Node right) { this.ch = ch; this.freq = freq; this.left = left; this.right = right; } } // 哈夫曼编码表 static Map<Character, String> encodeTable = new HashMap<>(); static Map<String, Character> decodeTable = new HashMap<>(); // 读取字符集和权值 static void readFreqs(Scanner sc, int[] freqs) { int n = sc.nextInt(); for (int i = 0; i < n; i++) { char ch = sc.next().charAt(0); int freq = sc.nextInt(); freqs[ch] = freq; } } // 构建哈夫曼树 static Node buildHuffmanTree(int[] freqs) { PriorityQueue<Node> pq = new PriorityQueue<>(Comparator.comparingInt(node -> node.freq)); for (char i = 0; i < freqs.length; i++) { if (freqs[i] > 0) { pq.offer(new Node(i, freqs[i], null, null)); } } while (pq.size() > 1) { Node left = pq.poll(); Node right = pq.poll(); pq.offer(new Node('\0', left.freq + right.freq, left, right)); } return pq.poll(); } // 生成哈夫曼编码表 static void generateCodeTable(Node root, String code) { if (root.left == null && root.right == null) { encodeTable.put(root.ch, code); decodeTable.put(code, root.ch); } else { generateCodeTable(root.left, code + "0"); generateCodeTable(root.right, code + "1"); } } // 编码文件 static void encodeFile(String inputFile, String outputFile) throws IOException { try (Scanner sc = new Scanner(new File(inputFile)); BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(outputFile))) { while (sc.hasNextLine()) { String line = sc.nextLine(); for (int i = 0; i < line.length(); i++) { char ch = line.charAt(i); String code = encodeTable.get(ch); bw.write(code); } bw.newLine(); } } } // 解码文件 static void decodeFile(String inputFile, String outputFile) throws IOException { try (Scanner sc = new Scanner(new File(inputFile)); BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(outputFile))) { while (sc.hasNextLine()) { String code = sc.nextLine(); StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (int i = 0; i < code.length(); ) { int j = i + 1; while (!decodeTable.containsKey(code.substring(i, j))) { j++; } char ch = decodeTable.get(code.substring(i, j)); sb.append(ch); i = j; } bw.write(sb.toString()); bw.newLine(); } } } // 打印代码文件 static void printCodeFile(String inputFile, String outputFile) throws IOException { try (Scanner sc = new Scanner(new File(inputFile)); BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(outputFile))) { while (sc.hasNextLine()) { String code = sc.nextLine(); while (!code.isEmpty()) { int j = Math.min(50, code.length()); bw.write(code.substring(0, j)); bw.newLine(); code = code.substring(j); } } } } // 打印哈夫曼树 static void printHuffmanTree(Node root, String outputFile) throws IOException { try (BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(outputFile))) { printHuffmanTree(root, "", bw); } } static void printHuffmanTree(Node root, String prefix, BufferedWriter bw) throws IOException { if (root.left == null && root.right == null) { bw.write(prefix + root.ch); bw.newLine(); } else { printHuffmanTree(root.left, prefix + "0", bw); printHuffmanTree(root.right, prefix + "1", bw); } } public static void main(String[] args) throws IOException { Scanner sc = new Scanner(System.in); int[] freqs = new int[256]; System.out.print("请输入字符集大小n: "); readFreqs(sc, freqs); Node root = buildHuffmanTree(freqs); generateCodeTable(root, ""); printHuffmanTree(root, "TreePrint.txt"); System.out.print("请输入要编码的文件路径: "); String inputFile = sc.next(); encodeFile(inputFile, "CodeFile.txt"); printCodeFile("CodeFile.txt", "CodePrint.txt"); System.out.print("请输入要解码的文件路径: "); String codeFile = sc.next(); decodeFile(codeFile, "TextFile.txt"); } } ``` 我来简要解释一下代码逻辑: 1. 定义了一个 `Node` 类表示哈夫曼树节点,包含字符、权值和左右子树。 2. 定义了两个哈夫曼编码表 `encodeTable` 和 `decodeTable`,用于存储字符和对应的编码以及编码和对应的字符。 3. 定义了 `readFreqs` 方法,用于从终端读入字符集大小和对应的权值。 4. 定义了 `buildHuffmanTree` 方法,用于构建哈夫曼树。 5. 定义了 `generateCodeTable` 方法,用于生成哈夫曼编码表。 6. 定义了 `encodeFile` 方法,用于编码文件。 7. 定义了 `decodeFile` 方法,用于解码文件。 8. 定义了 `printCodeFile` 方法,用于打印代码文件。 9. 定义了 `printHuffmanTree` 方法,用于打印哈夫曼树。 10. 在 `main` 方法中,先读入字符集和构建哈夫曼树,然后生成编码表和打印哈夫曼树,接着编码文件并打印代码文件,最后解码文件。 这个实现只是一个基本框架,你可以根据具体需求进行改进和完善。比如,可以加入文件压缩的功能,或者使用更高效的哈夫曼编码算法等。
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