c语言哈夫曼编码压缩文件代码

时间: 2023-10-12 21:20:07 浏览: 42
下面是一个简单的C语言哈夫曼编码压缩文件的代码示例: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> // 定义哈夫曼树节点结构体 typedef struct huffman_node { unsigned char symbol; // 字符 int frequency; // 频率 struct huffman_node *left; // 左节点 struct huffman_node *right; // 右节点 } HuffmanNode; // 定义哈夫曼编码结构体 typedef struct huffman_code { unsigned char symbol; // 字符 char *code; // 编码 } HuffmanCode; // 定义哈夫曼树节点队列结构体 typedef struct huffman_queue { int size; // 队列大小 int capacity; // 队列容量 HuffmanNode **data; // 哈夫曼树节点数组 } HuffmanQueue; // 创建哈夫曼树节点 HuffmanNode *create_huffman_node(unsigned char symbol, int frequency) { HuffmanNode *node = malloc(sizeof(HuffmanNode)); node->symbol = symbol; node->frequency = frequency; node->left = NULL; node->right = NULL; return node; } // 销毁哈夫曼树节点 void destroy_huffman_node(HuffmanNode *node) { free(node); } // 创建哈夫曼编码 HuffmanCode *create_huffman_code(unsigned char symbol, char *code) { HuffmanCode *huffman_code = malloc(sizeof(HuffmanCode)); huffman_code->symbol = symbol; huffman_code->code = code; return huffman_code; } // 销毁哈夫曼编码 void destroy_huffman_code(HuffmanCode *huffman_code) { free(huffman_code->code); free(huffman_code); } // 创建哈夫曼树节点队列 HuffmanQueue *create_huffman_queue(int capacity) { HuffmanQueue *queue = malloc(sizeof(HuffmanQueue)); queue->size = 0; queue->capacity = capacity; queue->data = malloc(sizeof(HuffmanNode *) * capacity); return queue; } // 销毁哈夫曼树节点队列 void destroy_huffman_queue(HuffmanQueue *queue) { for (int i = 0; i < queue->size; i++) { destroy_huffman_node(queue->data[i]); } free(queue->data); free(queue); } // 获取哈夫曼树节点队列中频率最小的节点 HuffmanNode *get_min_frequency_node(HuffmanQueue *queue) { int min_frequency = queue->data[0]->frequency; int min_frequency_index = 0; for (int i = 1; i < queue->size; i++) { if (queue->data[i]->frequency < min_frequency) { min_frequency = queue->data[i]->frequency; min_frequency_index = i; } } return queue->data[min_frequency_index]; } // 添加哈夫曼树节点到队列中 void enqueue_huffman_node(HuffmanQueue *queue, HuffmanNode *node) { if (queue->size == queue->capacity) { fprintf(stderr, "Error: Huffman queue is full.\n"); exit(EXIT_FAILURE); } queue->data[queue->size++] = node; } // 从队列中删除哈夫曼树节点 void dequeue_huffman_node(HuffmanQueue *queue, int index) { destroy_huffman_node(queue->data[index]); for (int i = index; i < queue->size - 1; i++) { queue->data[i] = queue->data[i + 1]; } queue->size--; } // 构建哈夫曼树 HuffmanNode *build_huffman_tree(HuffmanQueue *queue) { while (queue->size > 1) { HuffmanNode *left = get_min_frequency_node(queue); dequeue_huffman_node(queue, 0); HuffmanNode *right = get_min_frequency_node(queue); dequeue_huffman_node(queue, 0); HuffmanNode *parent = create_huffman_node(0, left->frequency + right->frequency); parent->left = left; parent->right = right; enqueue_huffman_node(queue, parent); } return queue->data[0]; } // 递归获取哈夫曼编码 void get_huffman_code_recursion(HuffmanNode *node, char *code, int code_length, HuffmanCode **huffman_codes) { if (node->left == NULL && node->right == NULL) { char *huffman_code = malloc(sizeof(char) * (code_length + 1)); memcpy(huffman_code, code, sizeof(char) * code_length); huffman_code[code_length] = '\0'; HuffmanCode *huffman_code_object = create_huffman_code(node->symbol, huffman_code); huffman_codes[node->symbol] = huffman_code_object; return; } code[code_length++] = '0'; get_huffman_code_recursion(node->left, code, code_length, huffman_codes); code[--code_length] = '1'; get_huffman_code_recursion(node->right, code, code_length, huffman_codes); } // 获取哈夫曼编码 HuffmanCode **get_huffman_codes(HuffmanNode *root) { HuffmanCode **huffman_codes = malloc(sizeof(HuffmanCode *) * 256); char code[256]; get_huffman_code_recursion(root, code, 0, huffman_codes); return huffman_codes; } // 压缩文件 void compress_file(char *input_file_path, char *output_file_path, HuffmanCode **huffman_codes) { // 打开输入文件 FILE *input_file = fopen(input_file_path, "rb"); if (input_file == NULL) { fprintf(stderr, "Error: Failed to open input file.\n"); exit(EXIT_FAILURE); } // 统计每个字符出现的频率 int frequency[256] = {0}; int character; while ((character = fgetc(input_file)) != EOF) { frequency[character]++; } // 关闭输入文件 fclose(input_file); // 创建哈夫曼树节点队列 HuffmanQueue *queue = create_huffman_queue(256); for (int i = 0; i < 256; i++) { if (frequency[i] > 0) { HuffmanNode *node = create_huffman_node(i, frequency[i]); enqueue_huffman_node(queue, node); } } // 构建哈夫曼树 HuffmanNode *root = build_huffman_tree(queue); // 获取哈夫曼编码 HuffmanCode **codes = get_huffman_codes(root); // 打开输出文件 FILE *output_file = fopen(output_file_path, "wb"); if (output_file == NULL) { fprintf(stderr, "Error: Failed to open output file.\n"); exit(EXIT_FAILURE); } // 写入哈夫曼树节点数量 int node_count = queue->size; fwrite(&node_count, sizeof(int), 1, output_file); // 写入哈夫曼树节点 for (int i = 0; i < node_count; i++) { fwrite(&queue->data[i]->symbol, sizeof(unsigned char), 1, output_file); fwrite(&queue->data[i]->frequency, sizeof(int), 1, output_file); } // 打开输入文件 input_file = fopen(input_file_path, "rb"); if (input_file == NULL) { fprintf(stderr, "Error: Failed to open input file.\n"); exit(EXIT_FAILURE); } // 写入压缩后的文件 unsigned char buffer = 0; int buffer_length = 0; while ((character = fgetc(input_file)) != EOF) { HuffmanCode *huffman_code = codes[character]; for (int i = 0; i < strlen(huffman_code->code); i++) { if (huffman_code->code[i] == '0') { buffer <<= 1; } else { buffer <<= 1; buffer |= 1; } buffer_length++; if (buffer_length == 8) { fwrite(&buffer, sizeof(unsigned char), 1, output_file); buffer = 0; buffer_length = 0; } } } if (buffer_length > 0) { buffer <<= (8 - buffer_length); fwrite(&buffer, sizeof(unsigned char), 1, output_file); } // 关闭输入文件和输出文件 fclose(input_file); fclose(output_file); // 销毁哈夫曼树节点队列、哈夫曼编码和哈夫曼树 destroy_huffman_queue(queue); for (int i = 0; i < 256; i++) { if (huffman_codes[i] != NULL) { destroy_huffman_code(huffman_codes[i]); } if (codes[i] != NULL) { destroy_huffman_code(codes[i]); } } free(codes); destroy_huffman_node(root); } int main(int argc, char *argv[]) { if (argc != 3) { fprintf(stderr, "Usage: %s input_file_path output_file_path\n", argv[0]); exit(EXIT_FAILURE); } HuffmanCode **huffman_codes = malloc(sizeof(HuffmanCode *) * 256); compress_file(argv[1], argv[2], huffman_codes); free(huffman_codes); return 0; } ``` 在上面的代码中,我们定义了一个`HuffmanNode`结构体来表示哈夫曼树节点,其中包括一个字符、一个频率、一个左节点和一个右节点。我们还定义了一个`HuffmanCode`结构体来表示哈夫曼编码,其中包括一个字符和一个编码字符串。我们还定义了一个`HuffmanQueue`结构体来表示哈夫曼树节点队列,其中包括一个大小、一个容量和一个哈夫曼树节点数组。我们实现了一些函数来创建和销毁这些结构体,还实现了一些函数来操作哈夫曼树节点队列和构建哈夫曼树。最后,我们实现了一个`compress_file`函数来压缩文件,其中我们使用了上述函数来构建哈夫曼树和获取哈夫曼编码,并将压缩后的文件写入输出文件。

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