霍夫曼编码的matlab实现（只有编码）

内容介绍

~~第一次原创博客，记录一下课程实验，这次实验主要是实现利用霍夫曼编码方法对图像进行编码，利用matlab实现。在网上搜寻了一下，高阅读量的几个matlab都是通过数组实现，很是方便，但是理解起来比较困难，我便从霍夫曼编码树出发，从概率分布生成霍夫曼编码树，然后再得到编码。直接上代码。

霍夫曼编码.

function code_table=huffman_my(L,imhist_p)
%% L 是灰度级，一般为256，imhist_p 为灰度概率分布
%%进行霍夫曼编码
tic
%% 生成结点，存放到leaf_str 的结构体数组中
for i =1 : L
    tmp_str=struct('name',i,'prob',imhist_p(i),'Parent',[],'lchild',[],'rchild',[],'code',[]);
    leaf_str(i)=tmp_str;
end
%% 生成霍夫曼编码树
while length(leaf_str)>1
    [~,index]=sort([leaf_str.prob]);
    leaf_str=leaf_str(index);
    tmp_str.prob=leaf_str(1).prob+leaf_str(2).prob;
    tmp_str.name=0;
    tmp_str.lchild=leaf_str(1);
    tmp_str.rchild=leaf_str(2);
    tmp_str.Parent=[];
    leaf_str(1).Parent=tmp_str;
    leaf_str(2).Parent=tmp_str;
    leaf_str(end+1)=tmp_str;
    leaf_str(1:2)=[];
end

%% 广度优先搜索进行编码，构建编码表
BFS=leaf_str;
code_table=cell(L,1);
% code_talbe=strings(256,1)
while ~isempty(BFS)
    tmp_str=BFS(1);
    if ~isempty(tmp_str.lchild)
        tmp_str.lchild.code=[tmp_str.code,1];
%         tmp_str.lchild.code=[tmp_str.code,'1'];
        BFS(end+1)=tmp_str.lchild;
    end
    if ~isempty(tmp_str.rchild)
        tmp_str.rchild.code=[tmp_str.code,0];
%         tmp_str.rchild.code=[tmp_str.code,'0'];
        BFS(end+1)=tmp_str.rchild;
    end
    if tmp_str.name~=0
        code_table{tmp_str.name}=tmp_str.code;
    end
    BFS(1)=[];
end
toc
end

主函数部分：

从训练集获取图像获取总的灰度级概率分布，然后对测试集中数据进行编码。

function main
clear
clc
%% 导入数据，统计灰度级的概率分布
train_file_path =  '.\train\';
train_img_path_list = dir(strcat(train_file_path,'*.bmp'));
img_num = length(train_img_path_list);
L=256;
counts_total=zeros(L,1);
if img_num > 0
    for k = 1:img_num
        image_name=train_img_path_list(k).name;
        image =  imread(strcat(train_file_path,image_name));
        image=rgb2gray(image);
        [counts_one,~]=imhist(image);
        counts_total=counts_total+counts_one;
    end
end
%% 概率分布
imhist_p=counts_total/sum(counts_total);
%% 进行霍夫曼编码

code_table=huffman_my(L,imhist_p);
%% 对测试图像进行编码
test_file_path =  '.\test\';
test_img_path_list = dir(strcat(test_file_path,'*.bmp'));
img_num = length(test_img_path_list);
if img_num > 0
    for j = 1:img_num
        image_name=test_img_path_list(j).name;
        image =  imread(strcat(test_file_path,image_name));
        image=rgb2gray(image);
        name_former=split(image_name,'.');
        bin_file_name=cell2mat(strcat( name_former(1),'.txt'));
        [h,w]=size(image);
        write_file=fopen(['.\result\',bin_file_name],'w');
        code_len=0;
        for i = 1:h
            for j = 1:w
                fprintf(write_file,dec2bin(cell2mat(code_table(image(i,j)+1))));
                code_len=code_len+length(cell2mat(code_table(image(i,j)+1)));
            end
        end
        compressing_rate=code_len/(h*w*8);
        disp(['The Compression rate of ',bin_file_name,' is ',num2str(compressing_rate)])
        fclose(write_file);
    end
end
end

目前只实现的以01字符流写入文本，等有时间更新一下以01二进制流写入文件。