Huffman压缩与解压实现及流程解析

"Huffman压缩和解压文档详细介绍了如何使用Huffman编码进行文件的压缩与解压操作。" Huffman编码是一种高效的无损数据压缩算法，由David A. Huffman于1952年提出。其核心思想是通过构建一棵权值（频率）最小的二叉树，将出现频率高的字符赋予较短的二进制码，频率低的字符赋予较长的二进制码，从而实现数据的压缩。在这个过程中，频率相同的字符会被赋予不同的编码，以确保编码的唯一性。 在上述的Huffman压缩和解压过程中，首先会随机生成包含小写字母的文本文件，然后统计每个字母出现的次数，以此来确定每个字符的频率。根据这些频率，可以构建Huffman树。构建Huffman树通常采用贪心策略，通过不断合并频率最小的两个节点，直到只剩下一个根节点为止。这个过程可以通过优先队列（如堆）辅助实现。 压缩阶段，从Huffman树中获取每个字符的二进制编码，然后将这些编码连接起来形成二进制流。由于计算机内存和磁盘以字节为单位存储数据，所以需要将二进制流每8位一组转换成无符号字符（Unsigned Char）进行存储，这就是文件`compress.txt`。为了在解压时重建Huffman树，还需要保存树的状态，这可能通过序列化树的结构并存储到另一个文件中来实现。 解压阶段，首先需要读取或重新构建Huffman树。如果在压缩时保存了树的状态，可以直接恢复；否则，需要从`compress.txt`中的二进制流反向推导出每个字符的原始频率，再构建Huffman树。接着，读取压缩文件中的二进制字符，按照每8位拆分成二进制流，然后通过遍历Huffman树找到对应的原始字符。最后，这些字符被写入解压后的文件`output.txt`。 在程序设计上，定义了一个树结构体`HTNode`用于表示Huffman树的节点，包括权重（weight）、父节点（parent）、左孩子（lchild）和右孩子（rchild）。此外，`stat`数组用于存储26个字母的频率，`HT`是Huffman树的根节点指针，`HC`是一个指向字符二进制编码的指针数组。 `CreatFile`函数负责生成随机文件`input.txt`，并记录程序运行过程到`Run.txt`。其他功能，如文件统计、Huffman树的建立、压缩、解压等，都有对应的函数实现。测试阶段，会检查从输入文件到输出文件的整个流程是否正确，并验证压缩和解压后的数据一致性。 Huffman压缩和解压是通过构建和利用Huffman树实现文本数据的高效压缩和还原。这个过程涉及到字符频率统计、树的构造与遍历、二进制编码转换等多个步骤，对于理解和实现数据压缩算法具有重要的实践意义。