【数据结构】哈夫曼树实现编码译码
根据一段字符串中字符的个数 作为该字符的权值生成哈夫曼树。
然后根据生成的哈夫曼编码，对任意字符串实现编码，对任意二进制串实现译码。
程序运行结果：
1.程序主界面：
2.根据字符串 创建哈夫曼树及编码：
3.生成的编码表如下：
4.根据生成的哈夫曼编码对字符串编码：
5.生成的编码保存在文件中：
6.对二进制串译码：
结果：
代码：
哈夫曼树的生成和编码的常见，以及编码和译码函数
//_HuffmanTree_H
#ifndef _HuffmanTree_H
#define _HuffmanTree_H
typedef struct
{
unsigned int weight;
char ch;
unsigned int parent,lchild,rchild;
}HTNode,*HuffmanTree;
typedef char **HuffmanCode;
//这三个是哈夫曼树的生成
int min1(HuffmanTree t,int i); //选出权值数组中最小的一个 ，，
void select(HuffmanTree t,int i,int *s1,int *s2); //权值数组中最小的两个，，，并把临时数组对应位置改为1防止重复选择
void HuffmanCoding(HuffmanTree *HT,HuffmanCode *HC,int *w,int n); //根据权值数组W，和元素个数N开辟空间，HC存放编码
void getWeightInfile(int *w);// 从MyTxt.TXT里读入字母，以字母个数为权值，生成数组并返回
void bianMaInFile(HuffmanTree *p,HuffmanCode cd); //根据编码.txt里面字母，找到对应的下标，在hc里面匹配编码
void yimaInFile(HuffmanTree *p); //分析出 数的根结点下标应该为2n-1。。。所以只需根据编码 0 1确定向左还是向右 最终直到=遇到有意义的字母停止
#endif //对指定文件的读和写
//myfile.h
#ifndef _MYFILE_H
#define _MYFILE_H
#define MY_STRMAX 100
void changMyTxtFile();
void showMyTxtFile();
void showBianMaFile();
void showYiMaFile();
void changBianMaFile();
#endif //myfile.h//HuffmanTree.c
#include
#include
#include
#include "HuffmanTree.h"
int min1(HuffmanTree t,int i)
{ /* 返回i个结点中权值最小的树的根结点序号，函数select()调用 */
int j,flag;
unsigned int k=10000000; /* 取k为不小于可能的值(无符号整型最大值) */
for(j=1;j<=i;j++)
if(t[j].weight*s2)
{
j=*s1;
*s1=*s2;
*s2=j;
}
}
void HuffmanCoding(HuffmanTree *HT,HuffmanCode *HC,int *w,int n) /* 算法6.12 */
{ /* w存放n个字符的权值(均>0)，构造赫夫曼树HT，并求出n个字符的赫夫曼编码HC */
int m,i,s1,s2,start,num=0;
unsigned c,f;
HuffmanTree p;
char *cd;
if(n<=1)
return;
m=2*n-1; //开辟的空间 比元素个数多 因为后续生成的新子树要用到
*HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode)); /* 0号单元未用 */
for(p=*HT+1,i=1;i<=n;++i,++p,++w,++num)
{
(*p).weight=*w; //这部分是给确定的子树赋值，包括字母a-z 权值从数组中得出
if(i<26)
(*p).ch=97+num;
else if(i==26)
{
(*p).ch=97+num;
num=-1;
}
else if(i<=52&&i>26)
(*p).ch=65+num;
else if(i==53)
(*p).ch=32;
else if(i==54)
(*p).ch='\n';
(*p).parent=0;
(*p).lchild=0;
(*p).rchild=0;
}
for(;i<=m;++i,++p)
(*p).parent=0;
for(i=n+1;i<=m;++i) /* 建赫夫曼树 */
{ /* 在HT[1～i-1]中选择parent为0且weight最小的两个结点，其序号分别为s1和s2 */
select(*HT,i-1,&s1,&s2);
(*HT)[s1].parent=(*HT)[s2].parent=i; //这部分给后面要用到的新节点 初值
(*HT)[i].lchild=s1;
(*HT)[i].rchild=s2;
(*HT)[i].ch='!'; //他们存放的是! 所以可以判断此节点是否有意义
(*HT)[i].weight=(*HT)[s1].weight+(*HT)[s2].weight;
}
//哈夫曼 编码 的求出 保存在HC里面（二维数组）
/* 从叶子到根逆向求每个字符的赫夫曼编码 */
*HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char*));
/* 分配n个字符编码的头指针向量([0]不用) */
cd=(char*)malloc(n*sizeof(char)); /* 分配求编码的工作空间 */
cd[n-1]='\0'; /* 编码结束符 */
for(i=1;i<=n;i++)
{ /* 逐个字符求赫夫曼编码 */
start=n-1; /* 编码结束符位置 */
for(c=i,f=(*HT)[i].parent;f!=0;c=f,f=(*HT)[f].parent)
/* 从叶子到根逆向求编码 */
if((*HT)[f].lchild==c)
cd[--start]='0';
else
cd[--start]='1';
(*HC)[i]=(char*)malloc((n-start)*sizeof(char));
/* 为第i个字符编码分配空间 */
strcpy((*HC)[i],&cd[start]); /* 从cd复制编码(串)到HC */
}
free(cd); /* 释放工作空间 */
}
void getWeightInfile(int *w)
{
FILE *pfr;
int i=0;
pfr = fopen("记录信息\\mytxt.txt", "r");//读取文件
if (pfr==NULL)
{
printf("文件操作失败");
return ;
}
else
{
while (!feof(pfr)) //直到文件读取完毕，每次读取一行
{
char str[256] = {0};
fgets(str, 256, pfr);//读取一行
i=0;
while(str[i]!=0) //如果这是个字母，那么对应数组的从0-25 发现一个 对应的值加加 实现计算文件中字母的个数
{
if(str[i]<='z' && str[i]>='a') //97-122 65-90 32
w[str[i]-97]++;
if(str[i]<='Z'&& str[i]>='A')
w[str[i]-65+26]++;
if(str[i]==' ')
w[26*2]++;
if(str[i]=='\n')
w[26*2+1]++;
i++;
}
}
}
fclose(pfr);
} //文件用完要关闭
void bianMaInFile(HuffmanTree *p,HuffmanCode cd)
{
FILE *pfr;
FILE *pfw;
//HuffmanTree ptr=(*p)+1;
int i;
int num;
int count=1;
pfr = fopen("记录信息\\mytxt.txt", "r");//读取文件
pfw = fopen("记录信息\\编码.txt","w");//写入文件
if (pfr==NULL || pfw==NULL)
{
printf("文件操作失败");
return ;
}
else
{
while (!feof(pfr))
{
char str[256] = {0};
fgets(str, 256, pfr);//读取一行
i=0;
num=-1;
while(str[i]!=0)
{
if(str[i]<=122 && str[i]>=97) //1-26
num=str[i]-96;
else if(str[i]<=90 && str[i]>=65) //27-52
num=str[i]-64+26;
else if(str[i]==32)
num=53;
else if(str[i]=='\n')
num=54;
if(num!=-1)//就把cd里面的编码 输出到 编码.txt里面
{
if(count==1)
count++;
else
//fputs(cd[num], pfw);
fprintf(pfw,"%s\n",cd[num]);
}
i++;
num=-1;
}
}
fclose(pfr);
fclose(pfw);
}
}
void yimaInFile(HuffmanTree *p)
{
FILE *pfr;
FILE *pfw;
char s[2]={0};
int i=0,num=107; //51=2*26-1 2*54-1
int n;
pfr = fopen("记录信息\\编码.txt", "r");//读取文件
pfw = fopen("记录信息\\译码.txt","w");//写入文件
if (pfr==NULL || pfw==NULL)
{
printf("文件操作失败");
return ;
}
else
{
while (!feof(pfr))
{
char str[255] = {0};
fgets(str, 255, pfr);
i=0;//读取一行
num=107;
while(str[i]!=0)
{ n=i;
while(str[i]!=0)
{
if((*p)[num].ch!='!') //如果发现 左右移动找到了字母 立马退出 匹配下一个
break;
if(str[i]=='0') //0左1右
num=(*p)[num].lchild;
else if(str[i]=='1')
num=(*p)[num].rchild;
i++;
}
if((*p)[num].ch=='!' && str[i]!='\0')
printf("因为编码不全,%d-%d个编码被舍掉\n",n+1,i);
else if(str[i]!='\0')
{
s[0]=(*p)[num].ch;
fputs(s, pfw);
}
num=107;
}
}
}
fclose(pfr);
fclose(pfw);
}
//myfile.c
#include
#include
#include "myfile.h"
#include
void changMyTxtFile()
{
FILE *pfw;
int s;
int num=1;
pfw=fopen("记录信息\\mytxt.txt","w");
if (pfw==NULL)
{
printf("文件操作失败");
return;
}
while(s=getchar(),s!=-1)
{
fprintf(pfw,"%c",s);
}
fclose(pfw);
}
void showMyTxtFile()
{
FILE *pfr;
pfr=fopen("记录信息\\mytxt.txt","r");
if (pfr==NULL)
{
printf("文件操作失败");
return ;
}
else
{
while (!feof(pfr))
{
char str[256] = {0};
fgets(str, 256, pfr); //动态 遍历文件
puts(str);
}
}
fclose(pfr);
}
void showBianMaFile()
{
FILE *pfr;
pfr=fopen("记录信息\\编码.txt","r");
if (pfr==NULL)
{
printf("文件操作失败");
return ;
}
else
{
while (!feof(pfr))
{
char str[256] = {0};
fgets(str, 256, pfr);
puts(str);
}
}
fclose(pfr);
}
void showYiMaFile()
{
FILE *pfr;
pfr=fopen("记录信息\\译码.txt","r");
if (pfr==NULL)
{
printf("文件操作失败");
return ;
}
else
{
while (!feof(pfr))
{
char str[256] = {0};
fgets(str, 256, pfr);
puts(str);
}
}
fclose(pfr);
}
void changBianMaFile()
{
FILE *pfw;
int s;
pfw=fopen("记录信息\\编码.txt","w");
if (pfw==NULL)
{
printf("记录信息\\文件操作失败");
return ;
}
while(s=getchar(),s!=-1)
{
fprintf(pfw,"%c",s);
}
fclose(pfw);
} //main.c
#include
#include
#include "HuffmanTree.h"
#include "myfile.h"
#define MYHFMNUM 26*2+2
int main()
{
HuffmanTree HT;
HuffmanCode HC;
int w[MYHFMNUM]={0},n=MYHFMNUM,i;
char s[MY_STRMAX]={0};
int num;
system("color 3e"); //改颜色
MENU:
system("cls");
puts("***********************************************");
puts(" 1.创建新的编码");
puts(" 2.编码");
puts(" 3.译码");
puts(" 4.退出");
puts("***********************************************");
puts("输入想要的操作:");
scanf("%d",&num);
switch(num)
{
case 1:
{ FILE *pfw;
system("cls"); //每次操作清理屏幕
puts("输入一段字符串，会根据字符数累加权值，从而生成树");
changMyTxtFile();
getWeightInfile(w);
HuffmanCoding(&HT,&HC,w,n);
pfw=fopen("记录信息\\编码表.txt","w");
if (pfw==NULL)
{
printf("文件操作失败");
return 0;
}
fprintf(pfw," 编码 字母 权值\n");
for(i=1;i<=n;i++) //把生成的 编码表 存在文件中 便于对照
{
fprintf(pfw,"%10s\t%c\t%2d\n",HC[i],HT[i].ch,HT[i].weight);
}
fclose(pfw);
system("pause");
goto MENU;
}
case 2:
{ system("cls");
puts("输入要编码的字符串");
changMyTxtFile();
bianMaInFile(&HT,HC);
showBianMaFile();
system("pause");
goto MENU;
}
case 3:
{ system("cls");
puts("输入要译码的二进制数字");
changBianMaFile();
yimaInFile(&HT);
showYiMaFile();
system("pause"); //暂停一下 相当于getch
goto MENU;
}
case 4:return 0;
default:puts("输入有误!");system("pause");goto MENU;
}
return 0;
}