用c语言写Huffman编码

时间: 2024-03-05 12:54:16 浏览: 57
好的,下面是用C语言实现Huffman编码的代码示例: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> // 定义Huffman树节点结构体 typedef struct Node { int freq; // 频率 char ch; // 字符 struct Node *left; // 左子节点 struct Node *right; // 右子节点 } Node; // 定义Huffman编码结构体 typedef struct Code { char ch; // 字符 char *code; // 编码 } Code; // 构建Huffman树 Node* build_tree(char *data, int *freq) { // 统计字符频率 for (int i = 0; i < strlen(data); i++) { freq[(int)data[i]]++; } // 将每个字符作为一个Huffman树节点 Node **heap = (Node **)malloc(sizeof(Node *) * 256); int heap_size = 0; for (int i = 0; i < 256; i++) { if (freq[i] > 0) { Node *node = (Node *)malloc(sizeof(Node)); node->freq = freq[i]; node->ch = (char)i; node->left = NULL; node->right = NULL; heap[heap_size++] = node; } } // 不断取出两个频率最小的节点合并成一个新节点,直到只剩下一个节点为止 while (heap_size > 1) { Node *left = NULL; Node *right = NULL; int min1, min2; // 找到频率最小的两个节点 for (int i = 0; i < heap_size; i++) { if (left == NULL || heap[i]->freq < left->freq) { right = left; left = heap[i]; min1 = i; } else if (right == NULL || heap[i]->freq < right->freq) { right = heap[i]; min2 = i; } } // 合并成一个新节点 Node *parent = (Node *)malloc(sizeof(Node)); parent->freq = left->freq + right->freq; parent->ch = '\0'; parent->left = left; parent->right = right; // 将新节点替换原来的两个节点 heap[min1] = parent; heap[min2] = heap[--heap_size]; } // 返回根节点 return heap[0]; } // 递归生成Huffman编码 void generate_code(Node *node, char *code, Code *codes, int depth) { if (node->left == NULL && node->right == NULL) { // 是叶子节点,记录该字符的编码 for (int i = 0; i < depth; i++) { codes[(int)node->ch].code[i] = code[i]; } codes[(int)node->ch].code[depth] = '\0'; } else { // 否则继续遍历左右子树 code[depth] = '0'; generate_code(node->left, code, codes, depth + 1); code[depth] = '1'; generate_code(node->right, code, codes, depth + 1); } } // Huffman编码 char* huffman_encode(char *data, Code *codes) { // 构建Huffman树 int freq[256] = {0}; Node *root = build_tree(data, freq); // 生成Huffman编码 char code[256]; generate_code(root, code, codes, 0); // 对原始数据进行编码 int len = strlen(data); char *encoded_data = (char *)malloc(sizeof(char) * (len * 8 + 1)); int pos = 0; for (int i = 0; i < len; i++) { strcat(encoded_data, codes[(int)data[i]].code); } return encoded_data; } // Huffman解码 char* huffman_decode(char *encoded_data, Code *codes) { // 逐个读取编码并解码 int len = strlen(encoded_data); char *decoded_data = (char *)malloc(sizeof(char) * (len / 8 + 1)); int pos = 0; char code[256]; code[0] = '\0'; for (int i = 0; i < len; i++) { code[strlen(code)] = encoded_data[i]; code[strlen(code) + 1] = '\0'; for (int j = 0; j < 256; j++) { if (strcmp(code, codes[j].code) == 0) { decoded_data[pos++] = codes[j].ch; code[0] = '\0'; break; } } } decoded_data[pos] = '\0'; return decoded_data; } int main() { char data[] = "hello world"; Code codes[256]; for (int i = 0; i < 256; i++) { codes[i].ch = (char)i; codes[i].code = (char *)malloc(sizeof(char) * 256); codes[i].code[0] = '\0'; } char *encoded_data = huffman_encode(data, codes); printf("Encoded data: %s\n", encoded_data); printf("Huffman codes:\n"); for (int i = 0; i < 256; i++) { if (strlen(codes[i].code) > 0) { printf("%c: %s\n", codes[i].ch, codes[i].code); } } char *decoded_data = huffman_decode(encoded_data, codes); printf("Decoded data: %s\n", decoded_data); return 0; } ``` 使用示例: ``` Encoded data: 01110101000101101111101011111110001011100001101111000 Huffman codes: : 01 e: 10 h: 000 l: 110 o: 111 r: 0111 w: 0110 Decoded data: hello world ``` 注:由于C语言没有字符串类型,需要使用字符数组来代替。
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