C#哈夫曼编码压缩图片

时间: 2023-07-12 19:03:55 浏览: 191
实现哈夫曼编码压缩图片的基本步骤如下: 1. 读入图片文件,将每个像素点的颜色值转化成二进制字符串。 2. 统计每个二进制字符串的出现次数,建立哈夫曼树。 3. 根据哈夫曼编码表,将每个二进制字符串进行编码。 4. 将编码后的二进制字符串写入文件,同时将哈夫曼编码表也写入文件。 5. 读入压缩文件和哈夫曼编码表,解码成原始的二进制字符串。 6. 将解码后的二进制字符串转化成像素点的颜色值。 7. 将像素点的颜色值写入文件,生成解压后的图片。 这里提供一个C#的哈夫曼编码压缩图片的例子,代码如下: ```csharp using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; using System.IO; namespace HuffmanCompression { class Program { static void Main(string[] args) { string inputFilePath = "input.bmp"; string outputCompressedFilePath = "output.bin"; string outputDecompressedFilePath = "output.bmp"; // 读入图片文件,将每个像素点的颜色值转化成二进制字符串 byte[] inputBytes = File.ReadAllBytes(inputFilePath); string inputBinaryString = ""; for (int i = 54; i < inputBytes.Length; i += 3) { byte r = inputBytes[i + 2]; byte g = inputBytes[i + 1]; byte b = inputBytes[i]; string binaryString = Convert.ToString(r, 2).PadLeft(8, '0'); binaryString += Convert.ToString(g, 2).PadLeft(8, '0'); binaryString += Convert.ToString(b, 2).PadLeft(8, '0'); inputBinaryString += binaryString; } // 统计每个二进制字符串的出现次数,建立哈夫曼树 Dictionary<string, int> frequencies = new Dictionary<string, int>(); for (int i = 0; i < inputBinaryString.Length; i += 8) { string subString = inputBinaryString.Substring(i, 8); if (frequencies.ContainsKey(subString)) { frequencies[subString]++; } else { frequencies.Add(subString, 1); } } HuffmanTree huffmanTree = new HuffmanTree(frequencies); // 根据哈夫曼编码表,将每个二进制字符串进行编码 Dictionary<string, string> encodingTable = huffmanTree.GetEncodingTable(); string outputBinaryString = ""; for (int i = 0; i < inputBinaryString.Length; i += 8) { string subString = inputBinaryString.Substring(i, 8); outputBinaryString += encodingTable[subString]; } // 将编码后的二进制字符串写入文件,同时将哈夫曼编码表也写入文件 byte[] outputBytes = new byte[outputBinaryString.Length / 8 + 1]; int byteIndex = 0; int bitIndex = 0; foreach (char bit in outputBinaryString) { if (bit == '1') { outputBytes[byteIndex] |= (byte)(1 << (7 - bitIndex)); } bitIndex++; if (bitIndex == 8) { byteIndex++; bitIndex = 0; } } File.WriteAllBytes(outputCompressedFilePath, outputBytes); using (StreamWriter writer = new StreamWriter(outputCompressedFilePath + ".table")) { foreach (string key in encodingTable.Keys) { writer.WriteLine(key + " " + encodingTable[key]); } } // 读入压缩文件和哈夫曼编码表,解码成原始的二进制字符串 byte[] compressedBytes = File.ReadAllBytes(outputCompressedFilePath); string compressedBinaryString = ""; foreach (byte compressedByte in compressedBytes) { for (int i = 0; i < 8; i++) { if ((compressedByte & (1 << (7 - i))) != 0) { compressedBinaryString += "1"; } else { compressedBinaryString += "0"; } } } Dictionary<string, string> decodingTable = new Dictionary<string, string>(); using (StreamReader reader = new StreamReader(outputCompressedFilePath + ".table")) { string line; while ((line = reader.ReadLine()) != null) { string[] parts = line.Split(' '); decodingTable.Add(parts[1], parts[0]); } } string decompressedBinaryString = ""; string currentBinaryString = ""; foreach (char bit in compressedBinaryString) { currentBinaryString += bit; if (decodingTable.ContainsKey(currentBinaryString)) { decompressedBinaryString += decodingTable[currentBinaryString]; currentBinaryString = ""; } } // 将解码后的二进制字符串转化成像素点的颜色值 byte[] decompressedBytes = new byte[decompressedBinaryString.Length / 8 * 3 + 54]; Array.Copy(inputBytes, 0, decompressedBytes, 0, 54); for (int i = 0; i < decompressedBinaryString.Length; i += 24) { string subString = decompressedBinaryString.Substring(i, 24); byte r = Convert.ToByte(subString.Substring(0, 8), 2); byte g = Convert.ToByte(subString.Substring(8, 8), 2); byte b = Convert.ToByte(subString.Substring(16, 8), 2); decompressedBytes[i / 8 * 3 + 54] = b; decompressedBytes[i / 8 * 3 + 55] = g; decompressedBytes[i / 8 * 3 + 56] = r; } // 将像素点的颜色值写入文件,生成解压后的图片 File.WriteAllBytes(outputDecompressedFilePath, decompressedBytes); } } class HuffmanTree { private Node root; public HuffmanTree(Dictionary<string, int> frequencies) { PriorityQueue<Node> priorityQueue = new PriorityQueue<Node>(); foreach (string key in frequencies.Keys) { priorityQueue.Enqueue(new Node(key, frequencies[key])); } while (priorityQueue.Count > 1) { Node left = priorityQueue.Dequeue(); Node right = priorityQueue.Dequeue(); priorityQueue.Enqueue(new Node(left, right)); } root = priorityQueue.Dequeue(); } public Dictionary<string, string> GetEncodingTable() { Dictionary<string, string> encodingTable = new Dictionary<string, string>(); Traverse(root, "", encodingTable); return encodingTable; } private void Traverse(Node node, string prefix, Dictionary<string, string> encodingTable) { if (node.IsLeaf()) { encodingTable.Add(node.Value, prefix); } else { Traverse(node.Left, prefix + "0", encodingTable); Traverse(node.Right, prefix + "1", encodingTable); } } private class Node : IComparable<Node> { public string Value { get; set; } public int Frequency { get; set; } public Node Left { get; set; } public Node Right { get; set; } public Node(string value, int frequency) { Value = value; Frequency = frequency; } public Node(Node left, Node right) { Left = left; Right = right; Frequency = left.Frequency + right.Frequency; } public bool IsLeaf() { return Left == null && Right == null; } public int CompareTo(Node other) { return Frequency - other.Frequency; } } } class PriorityQueue<T> where T : IComparable<T> { private List<T> elements; public PriorityQueue() { elements = new List<T>(); } public void Enqueue(T element) { elements.Add(element); int index = elements.Count - 1; while (index > 0) { int parentIndex = (index - 1) / 2; if (elements[parentIndex].CompareTo(elements[index]) <= 0) { break; } T temp = elements[parentIndex]; elements[parentIndex] = elements[index]; elements[index] = temp; index = parentIndex; } } public T Dequeue() { T result = elements[0]; elements[0] = elements[elements.Count - 1]; elements.RemoveAt(elements.Count - 1); int index = 0; while (true) { int leftChildIndex = index * 2 + 1; int rightChildIndex = index * 2 + 2; if (leftChildIndex >= elements.Count) { break; } int smallerChildIndex = leftChildIndex; if (rightChildIndex < elements.Count && elements[rightChildIndex].CompareTo(elements[leftChildIndex]) < 0) { smallerChildIndex = rightChildIndex; } if (elements[index].CompareTo(elements[smallerChildIndex]) <= 0) { break; } T temp = elements[index]; elements[index] = elements[smallerChildIndex]; elements[smallerChildIndex] = temp; index = smallerChildIndex; } return result; } public int Count { get { return elements.Count; } } } } ``` 注意:这个例子只是实现了对 BMP 格式的图片进行哈夫曼编码压缩和解压,如果要处理其他格式的图片,需要根据具体的格式进行解析。
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