用c++写一个哈夫曼编码解码的程序

时间: 2023-10-17 07:05:31 浏览: 44
以下是使用C语言实现哈夫曼编码解码的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_TREE_HT 100 // 结构体定义 struct MinHeapNode { char data; unsigned freq; struct MinHeapNode *left, *right; }; struct MinHeap { unsigned size; unsigned capacity; struct MinHeapNode** array; }; struct MinHeapNode* newNode(char data, unsigned freq) { struct MinHeapNode* temp = (struct MinHeapNode*)malloc(sizeof(struct MinHeapNode)); temp->left = temp->right = NULL; temp->data = data; temp->freq = freq; return temp; } 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; } void swapMinHeapNode(struct MinHeapNode** a, struct MinHeapNode** b) { struct MinHeapNode* t = *a; *a = *b; *b = t; } 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) { swapMinHeapNode(&minHeap->array[smallest], &minHeap->array[idx]); minHeapify(minHeap, smallest); } } int isSizeOne(struct MinHeap* minHeap) { return (minHeap->size == 1); } 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; } void insertMinHeap(struct MinHeap* minHeap, struct MinHeapNode* minHeapNode) { ++minHeap->size; int i = minHeap->size - 1; while (i && minHeapNode->freq < minHeap->array[(i - 1) / 2]->freq) { minHeap->array[i] = minHeap->array[(i - 1) / 2]; i = (i - 1) / 2; } minHeap->array[i] = minHeapNode; } void buildMinHeap(struct MinHeap* minHeap) { int n = minHeap->size - 1; int i; for (i = (n - 1) / 2; i >= 0; --i) minHeapify(minHeap, i); } void printArr(int arr[], int n) { int i; for (i = 0; i < n; ++i) printf("%d", arr[i]); printf("\n"); } int isLeaf(struct MinHeapNode* root) { return !(root->left) && !(root->right); } struct MinHeap* createAndBuildMinHeap(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; buildMinHeap(minHeap); return minHeap; } struct MinHeapNode* buildHuffmanTree(char data[], int freq[], int size) { struct MinHeapNode *left, *right, *top; struct MinHeap* minHeap = createAndBuildMinHeap(data, freq, size); while (!isSizeOne(minHeap)) { left = extractMin(minHeap); right = extractMin(minHeap); top = newNode('$', left->freq + right->freq); top->left = left; top->right = right; insertMinHeap(minHeap, top); } return extractMin(minHeap); } 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); printArr(arr, top); } } void HuffmanCodes(char data[], int freq[], int size) { struct MinHeapNode* root = buildHuffmanTree(data, freq, size); int arr[MAX_TREE_HT], top = 0; printCodes(root, arr, top); } int main() { char arr[] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'}; int freq[] = {5, 9, 12, 13, 16, 45}; int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); HuffmanCodes(arr, freq, size); return 0; } ``` 以上代码实现了哈夫曼编码的构建过程,其中 `HuffmanCodes()` 函数用于创建哈夫曼树并输出编码表。 如果您需要对数据进行编码或解码,请参考以下示例代码: ```c // 哈夫曼编码的结构体定义 struct HuffmanCode { char character; char code[MAX_TREE_HT]; }; void encode(struct HuffmanCode codes[], char input[], char output[]) { int len = strlen(input); int i, j, k; for (i = 0, k = 0; i < len; i++) { for (j = 0; j < MAX_TREE_HT; j++) { if (input[i] == codes[j].character) { strcpy(output + k, codes[j].code); k += strlen(codes[j].code); break; } } } output[k] = '\0'; } void decode(struct HuffmanCode codes[], char input[], char output[]) { int len = strlen(input); int i, j, k; for (i = 0, k = 0; i < len; i++) { for (j = 0; j < MAX_TREE_HT; j++) { if (strncmp(input + i, codes[j].code, strlen(codes[j].code)) == 0) { output[k++] = codes[j].character; i += strlen(codes[j].code) - 1; break; } } } output[k] = '\0'; } ``` 使用示例: ```c char input[] = "abcdef"; char encoded[MAX_TREE_HT * strlen(input)]; char decoded[strlen(input)]; // 构建哈夫曼编码 struct HuffmanCode codes[MAX_TREE_HT]; struct MinHeapNode* root = buildHuffmanTree(arr, freq, size); int arr[MAX_TREE_HT], top = 0; printCodes(root, arr, top); for (int i = 0; i < size; i++) { codes[i].character = arr[i]; strcpy(codes[i].code, ""); for (int j = 0; j < top; j++) { char temp[2]; sprintf(temp, "%d", arr[j]); strcat(codes[i].code, temp); } } // 进行编码 encode(codes, input, encoded); printf("Encoded string: %s\n", encoded); // 进行解码 decode(codes, encoded, decoded); printf("Decoded string: %s\n", decoded); ```

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