利用哈夫曼压缩与解压缩文件的C++代码

时间: 2023-12-10 13:04:10 浏览: 91
以下是利用哈夫曼压缩与解压缩文件的C++代码: ```cpp #include <iostream> #include <fstream> #include <queue> #include <unordered_map> #include <bitset> using namespace std; class HuffmanNode { public: char c; int freq; HuffmanNode* left; HuffmanNode* right; HuffmanNode(char c, int freq) : c(c), freq(freq), left(nullptr), right(nullptr) {} ~HuffmanNode() { delete left; delete right; } }; struct cmp { bool operator()(HuffmanNode* a, HuffmanNode* b) { return a->freq > b->freq; } }; class HuffmanTree { public: HuffmanNode* root; HuffmanTree() : root(nullptr) {} ~HuffmanTree() { delete root; } void build(unordered_map<char, int>& freq) { priority_queue<HuffmanNode*, vector<HuffmanNode*>, cmp> pq; for (auto& p : freq) { pq.push(new HuffmanNode(p.first, p.second)); } while (pq.size() > 1) { auto a = pq.top(); pq.pop(); auto b = pq.top(); pq.pop(); pq.push(new HuffmanNode('\0', a->freq + b->freq)); a->left = b; a->right = a->left; } this->root = pq.top(); } }; unordered_map<char, int> getFreq(const string& filename) { unordered_map<char, int> freq; ifstream ifs(filename, ios::binary); if (!ifs) { cerr << "Error: cannot open file " << filename << endl; exit(1); } char c; while (ifs.get(c)) { freq[c]++; } return freq; } void encode(const string& filename, const unordered_map<char, string>& codes) { ifstream ifs(filename, ios::binary); if (!ifs) { cerr << "Error: cannot open file " << filename << endl; exit(1); } string outputFilename = filename + ".huffman"; ofstream ofs(outputFilename, ios::binary); if (!ofs) { cerr << "Error: cannot create file " << outputFilename << endl; exit(1); } ofs << codes.size() << endl; for (auto& p : codes) { ofs << p.first << " " << p.second << endl; } char c; string bits; while (ifs.get(c)) { bits += codes.at(c); while (bits.size() >= 8) { bitset<8> byte(bits.substr(0, 8)); ofs.put(static_cast<char>(byte.to_ulong())); bits.erase(0, 8); } } if (bits.size() > 0) { bits += string(8 - bits.size(), '0'); bitset<8> byte(bits); ofs.put(static_cast<char>(byte.to_ulong())); } } void decode(const string& filename) { ifstream ifs(filename, ios::binary); if (!ifs) { cerr << "Error: cannot open file " << filename << endl; exit(1); } string outputFilename = filename.substr(0, filename.find_last_of('.')); ofstream ofs(outputFilename, ios::binary); if (!ofs) { cerr << "Error: cannot create file " << outputFilename << endl; exit(1); } int n; ifs >> n; ifs.ignore(); unordered_map<string, char> codes; for (int i = 0; i < n; i++) { char c; string code; ifs >> c >> code; codes[code] = c; } string bits; char c; while (ifs.get(c)) { bits += bitset<8>(static_cast<unsigned char>(c)).to_string(); } if (bits.size() > 0) { int padding = stoi(bits.substr(bits.size() - 8), nullptr, 2); bits.erase(bits.size() - padding, padding); } HuffmanNode* node = new HuffmanNode('\0', 0); HuffmanNode* p = node; for (char bit : bits) { if (bit == '0') { p = p->left == nullptr ? p->left = new HuffmanNode('\0', 0) : p->left; } else { p = p->right == nullptr ? p->right = new HuffmanNode('\0', 0) : p->right; } if (p->left == nullptr && p->right == nullptr) { ofs.put(p->c); p = node; } } delete node; } int main(int argc, char* argv[]) { if (argc != 3) { cerr << "Usage: " << argv[0] << " compress/decompress filename" << endl; return 1; } if (string(argv[1]) == "compress") { auto freq = getFreq(argv[2]); HuffmanTree tree; tree.build(freq); unordered_map<char, string> codes; function<void(HuffmanNode*, string)> dfs = [&](HuffmanNode* node, string code) { if (node->left == nullptr && node->right == nullptr) { codes[node->c] = code; } if (node->left != nullptr) { dfs(node->left, code + "0"); } if (node->right != nullptr) { dfs(node->right, code + "1"); } }; dfs(tree.root, ""); encode(argv[2], codes); } else if (string(argv[1]) == "decompress") { decode(argv[2]); } else { cerr << "Usage: " << argv[0] << " compress/decompress filename" << endl; return 1; } return 0; } ``` 代码中使用了一个 `HuffmanNode` 类来表示哈夫曼树的节点,使用了一个 `HuffmanTree` 类来表示哈夫曼树,使用了一个 `unordered_map` 来存储每个字符的出现频率,使用了一个优先队列来构建哈夫曼树,使用了一个递归函数来生成哈夫曼编码,使用了一个 `bitset` 来进行位运算,使用了一个文件流来读取和写入文件,使用了一些 C++11 的新特性。在使用时,运行程序时需要指定压缩或解压缩,并指定文件名。
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