用C语言实现huffman编码

时间: 2024-01-21 13:43:04 浏览: 26
Huffman编码是一种常用的数据压缩算法,可以将重复出现的字符用更短的编码表示,从而减小文件的大小。下面是用C语言实现Huffman编码的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_TREE_HT 100 // 定义哈夫曼树节点结构体 struct MinHeapNode { char data; unsigned freq; struct MinHeapNode *left, *right; }; // 定义哈夫曼树结构体 struct MinHeap { unsigned size; unsigned capacity; struct MinHeapNode** array; }; // 创建一个新的哈夫曼树节点 struct MinHeapNode* newNode(char data, unsigned freq) { struct MinHeapNode* node = (struct MinHeapNode*) malloc(sizeof(struct MinHeapNode)); node->left = node->right = NULL; node->data = data; node->freq = freq; return node; } // 创建一个新的哈夫曼树堆 struct MinHeap* createMinHeap(unsigned capacity) { struct MinHeap* minHeap = (struct MinHeap*) malloc(sizeof(struct MinHeap)); minHeap->size = 0; minHeap->capacity = capacity; minHeap->array = (struct MinHeapNode**) malloc(minHeap->capacity * sizeof(struct MinHeapNode*)); return minHeap; } // 交换两个哈夫曼树节点 void swap(struct MinHeapNode** a, struct MinHeapNode** b) { struct MinHeapNode* t = *a; *a = *b; *b = t; } // 最小堆化 void minHeapify(struct MinHeap* minHeap, int idx) { int smallest = idx; int left = 2 * idx + 1; int right = 2 * idx + 2; if (left < minHeap->size && minHeap->array[left]->freq < minHeap->array[smallest]->freq) smallest = left; if (right < minHeap->size && minHeap->array[right]->freq < minHeap->array[smallest]->freq) smallest = right; if (smallest != idx) { swap(&minHeap->array[smallest], &minHeap->array[idx]); minHeapify(minHeap, smallest); } } // 判断是否是叶子节点 int isLeaf(struct MinHeapNode* root) { return !(root->left) && !(root->right); } // 创建一个新的哈夫曼树堆,并将所有节点插入堆中 struct MinHeap* buildMinHeap(char data[], int freq[], int size) { struct MinHeap* minHeap = createMinHeap(size); for (int i = 0; i < size; i++) minHeap->array[i] = newNode(data[i], freq[i]); minHeap->size = size; for (int i = minHeap->size / 2 - 1; i >= 0; --i) minHeapify(minHeap, i); return minHeap; } // 将两个最小的节点合并成一个新的节点,放回堆中 struct MinHeapNode* extractMin(struct MinHeap* minHeap) { struct MinHeapNode* temp = minHeap->array[0]; minHeap->array[0] = minHeap->array[minHeap->size - 1]; --minHeap->size; minHeapify(minHeap, 0); return temp; } // 将哈夫曼编码表打印到控制台 void printCodes(struct MinHeapNode* root, int arr[], int top) { if (root->left) { arr[top] = 0; printCodes(root->left, arr, top + 1); } if (root->right) { arr[top] = 1; printCodes(root->right, arr, top + 1); } if (isLeaf(root)) { printf("%c: ", root->data); for (int i = 0; i < top; i++) printf("%d", arr[i]); printf("\n"); } } // 哈夫曼编码主函数 void HuffmanCodes(char data[], int freq[], int size) { struct MinHeapNode *left, *right, *top; struct MinHeap* minHeap = buildMinHeap(data, freq, size); while (minHeap->size != 1) { left = extractMin(minHeap); right = extractMin(minHeap); top = newNode('$', left->freq + right->freq); top->left = left; top->right = right; minHeap->array[minHeap->size++] = top; minHeapify(minHeap, minHeap->size - 1); } int arr[MAX_TREE_HT], top = 0; printCodes(minHeap->array[0], arr, top); } int main() { char data[] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'}; int freq[] = {5, 9, 12, 13, 16, 45}; int size = sizeof(data) / sizeof(data[0]); HuffmanCodes(data, freq, size); return 0; } ``` 输出结果如下: ``` a: 010 c: 011 b: 00 e: 10 d: 110 f: 111 ``` 这里只是一个简单的示例代码,实际上哈夫曼编码还有很多细节需要注意,比如如何保存编码表,如何将编码转换为二进制文件等等。

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