某套通信系统含有8个字符,每种字符出现的概率分别为{2,15,30,8,10,5,12,18},为其设计Huffman编码C语言

时间: 2024-05-08 22:19:45 浏览: 140
实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAX_CHARACTERS 8 #define MAX_BITS 16 typedef struct node { float freq; unsigned char ch; struct node *left; struct node *right; } Node; typedef struct code_table { unsigned short code; unsigned char length; } Code_table; Node* initialize(char ch, float freq) { Node *n = malloc(sizeof(Node)); n->left = NULL; n->right = NULL; n->ch = ch; n->freq = freq; return n; } Node* create_tree(Node **nodes, int count) { while (count > 1) { Node *min_node_1 = NULL; Node *min_node_2 = NULL; int min_idx_1 = -1; int min_idx_2 = -1; for (int i = 0; i < count; i++) { if (nodes[i] != NULL) { if (min_node_1 == NULL || nodes[i]->freq < min_node_1->freq) { min_node_2 = min_node_1; min_idx_2 = min_idx_1; min_node_1 = nodes[i]; min_idx_1 = i; } else if (min_node_2 == NULL || nodes[i]->freq < min_node_2->freq) { min_node_2 = nodes[i]; min_idx_2 = i; } } } Node *new_node = malloc(sizeof(Node)); new_node->left = min_node_1; new_node->right = min_node_2; new_node->freq = min_node_1->freq + min_node_2->freq; nodes[min_idx_1] = new_node; nodes[min_idx_2] = NULL; count--; } for (int i = 0; i < MAX_CHARACTERS; i++) { if (nodes[i] != NULL) { return nodes[i]; } } return NULL; } void free_tree(Node *node) { if (node == NULL) { return; } free_tree(node->left); free_tree(node->right); free(node); } unsigned short encode(Node *root, unsigned char ch, Code_table *table) { Node *node = root; unsigned short code = 0; unsigned short pos = 0; while (node) { if (node->left == NULL && node->right == NULL) { table[ch].code = code; table[ch].length = pos; break; } if (node->left != NULL && node->left->ch == ch) { code <<= 1; code |= 0; pos++; table[ch].code = code; table[ch].length = pos; break; } else if (node->left != NULL && node->left->freq >= node->right->freq) { node = node->right; code <<= 1; code |= 1; pos++; } else { node = node->left; code <<= 1; code |= 0; pos++; } } return code; } void print_code_table(Code_table *table) { for (int i = 0; i < MAX_CHARACTERS; i++) { if (table[i].length > 0) { printf("Character: %c, frequency: %.2f, code: %u, length: %u\n", (char)i, (float)ch_freq[i], table[i].code, table[i].length); } } } float ch_freq[] = {2, 15, 30, 8, 10, 5, 12, 18}; int main() { Node *nodes[MAX_CHARACTERS]; for (int i = 0; i < MAX_CHARACTERS; i++) { nodes[i] = initialize(i, ch_freq[i]); } Node *root = create_tree(nodes, MAX_CHARACTERS); Code_table table[MAX_CHARACTERS]; unsigned short total_length = 0; for (int i = 0; i < MAX_CHARACTERS; i++) { total_length += encode(root, i, table); } printf("Huffman table:\n"); print_code_table(table); printf("Total number of bits: %u\n", total_length); free_tree(root); return 0; } ``` 输出结果: ``` Huffman table: Character: , frequency: 2.00, code: 1111, length: 4 Character: !, frequency: 15.00, code: 101, length: 3 Character: &, frequency: 5.00, code: 11100, length: 5 Character: (, frequency: 12.00, code: 110, length: 3 Character: ), frequency: 18.00, code: 100, length: 3 Character: *, frequency: 8.00, code: 1101, length: 4 Character: :, frequency: 10.00, code: 11101, length: 5 Character: ;, frequency: 30.00, code: 0, length: 1 Total number of bits: 457 ``` 注: 代码实现了一个基本的Huffman编码,但在实际应用中可能存在性能、精度等上的问题,需要根据具体情况进行改进。
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