C语言实现霍夫曼编码与译码：构建与应用

本文档介绍了如何使用C语言实现霍夫曼编码（Huffman Coding）及其译码的过程。霍夫曼编码是一种用于数据压缩的无损编码方式，通过构建一颗特殊的二叉树（Huffman Tree），将字符按照其出现频率赋予不同的编码长度，频率较低的字符会获得较长的编码，反之亦然。这种编码方式在许多实际应用中，如文本压缩、图像压缩等领域具有显著优势。 首先，定义了一个名为`NodeType`的结构体，包含了字符`ch`、权重`w`以及指向父节点、左子节点和右子节点的指针。接下来，`Huffman`类被创建，包含成员变量`n`表示待编码的符号数量，`tree`数组用于存储构建的Huffman树，`code`数组用于存储每个字符的编码。该类有多个成员函数： 1. 构造函数`Huffman(int m)`接收待编码字符的数量`m`，初始化数据结构并读取用户输入的字符和频率。 2. `CreateHTree(int)`函数用于构建Huffman树，通过选择权值最小的两个节点合并形成新的节点，重复此过程直到只剩下一个根节点，这个过程是Huffman编码的核心算法。 3. `GetCode(int)`函数在Huffman树构建完成后，遍历树获取每个叶节点（字符对应的节点）的编码。 4. `DrawTree(int)`用于可视化Huffman树，帮助理解编码规则。 5. `Max_Num(int)`计算编码的最大长度，这是对解码器的重要指导，因为预先知道最长编码长度可以优化解码性能。 6. 最后，`Decode(int)`函数实现了霍夫曼编码的逆过程——根据编码将压缩的数据解码回原始字符。 整个实现过程中，通过输入字符和频率，利用贪心算法逐步构建Huffman树，并通过层次遍历的方式存储编码结果，最终实现数据的压缩和解压缩。这是一个典型的编码与信息理论课程设计项目，适用于学习者理解和实践霍夫曼编码原理。