C++ 使用哈夫曼编码压缩图片的代码

时间: 2024-05-04 20:17:40 浏览: 25
哈夫曼编码是一种无损压缩方法,可以用于对图片进行压缩。下面是一个使用哈夫曼编码压缩图片的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_NODE 256 typedef struct Node { unsigned char ch; int freq; struct Node *left, *right; } Node; typedef struct Heap { int size; Node *array[MAX_NODE]; } Heap; typedef struct Code { unsigned char *bits; int size; } Code; typedef struct Table { Code codes[MAX_NODE]; } Table; Node *createNode(unsigned char ch, int freq) { Node *node = (Node*) malloc(sizeof(Node)); node->ch = ch; node->freq = freq; node->left = node->right = NULL; return node; } Heap *createHeap() { Heap *heap = (Heap*) malloc(sizeof(Heap)); heap->size = 0; return heap; } void swap(Node **a, Node **b) { Node *tmp = *a; *a = *b; *b = tmp; } void heapify(Heap *heap, int idx) { int smallest = idx; int left = 2 * idx + 1; int right = 2 * idx + 2; if (left < heap->size && heap->array[left]->freq < heap->array[smallest]->freq) smallest = left; if (right < heap->size && heap->array[right]->freq < heap->array[smallest]->freq) smallest = right; if (smallest != idx) { swap(&heap->array[idx], &heap->array[smallest]); heapify(heap, smallest); } } int isLeaf(Node *node) { return !node->left && !node->right; } Node *extractMin(Heap *heap) { Node *node = heap->array[0]; heap->array[0] = heap->array[heap->size - 1]; heap->size--; heapify(heap, 0); return node; } void insertHeap(Heap *heap, Node *node) { heap->size++; int i = heap->size - 1; while (i && node->freq < heap->array[(i - 1) / 2]->freq) { heap->array[i] = heap->array[(i - 1) / 2]; i = (i - 1) / 2; } heap->array[i] = node; } Heap *buildHeap(int *freq) { Heap *heap = createHeap(); for (int i = 0; i < MAX_NODE; i++) if (freq[i]) insertHeap(heap, createNode(i, freq[i])); while (heap->size > 1) { Node *left = extractMin(heap); Node *right = extractMin(heap); Node *node = createNode('$', left->freq + right->freq); node->left = left; node->right = right; insertHeap(heap, node); } return heap; } void encode(Node *root, Code code, Table *table) { if (root) { if (isLeaf(root)) { table->codes[root->ch] = code; } else { Code leftCode = code; leftCode.bits[code.size++] = '0'; encode(root->left, leftCode, table); Code rightCode = code; rightCode.bits[code.size++] = '1'; encode(root->right, rightCode, table); } } } void writeHeader(FILE *fp, int *freq) { fwrite(freq, sizeof(int), MAX_NODE, fp); } void writeBits(FILE *fp, Code code, int *pos) { int bytePos = *pos / 8; int bitPos = *pos % 8; for (int i = 0; i < code.size; i++) { if (code.bits[i] == '1') fp[bytePos] |= 1 << bitPos; bitPos++; (*pos)++; if (bitPos == 8) { bytePos++; bitPos = 0; } } } void compress(char *filename) { FILE *fp = fopen(filename, "rb"); char outFilename[256]; strcpy(outFilename, filename); strcat(outFilename, ".huff"); FILE *outFp = fopen(outFilename, "wb"); int freq[MAX_NODE] = {0}; unsigned char ch; while (fread(&ch, sizeof(unsigned char), 1, fp)) freq[ch]++; Heap *heap = buildHeap(freq); Node *root = extractMin(heap); Table *table = (Table*) malloc(sizeof(Table)); for (int i = 0; i < MAX_NODE; i++) table->codes[i].bits = (unsigned char*) malloc(256); Code code; code.bits = (unsigned char*) malloc(256); code.size = 0; encode(root, code, table); writeHeader(outFp, freq); fseek(fp, 0, SEEK_SET); int pos = 0; unsigned char buffer = 0; while (fread(&ch, sizeof(unsigned char), 1, fp)) { Code code = table->codes[ch]; writeBits(&buffer, code, &pos); while (pos >= 8) { fwrite(&buffer, sizeof(unsigned char), 1, outFp); buffer = buffer >> 8; pos -= 8; } } if (pos) fwrite(&buffer, sizeof(unsigned char), 1, outFp); fclose(fp); fclose(outFp); } int main(int argc, char *argv[]) { if (argc != 2) { printf("Usage: %s <filename>\n", argv[0]); return 1; } compress(argv[1]); return 0; } ``` 这个程序将输入的图片文件进行压缩,并将压缩后的数据写入一个新的文件中。输出的文件名为原文件名加上 ".huff" 后缀。程序使用了哈夫曼编码来压缩数据。在压缩过程中先统计每个字节出现的频率,然后使用哈夫曼树来构建编码表,并将编码表写入输出文件的头部。接着遍历输入文件的每个字节,并将其对应的编码写入输出文件中。最后,如果最后一个字节的编码不足一个字节,将其填充为 0 后写入输出文件中。

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