【信息论与编码】【北京航空航天大学】实验二、哈夫曼编码【C语言实现】（下）图像编码压缩
实验2 哈夫曼编码（下）（图像编码）
实验简介： 本次实验为实验1：哈夫曼编码的后续补充，实验1见博客：实验一、哈夫曼编码【C语言实现】（上）
说明： 实验代码仅作为学习使用，欢迎转载、改进，禁止用于任何商业用途。
一、实验内容
“不同格式的压缩”：
1、问题： 使用画图软件或者其他工具进行一些简单的艺术创作（推荐使用三四种颜色，不要太多，尽量使用较大的分辨率（例如3840 x 2160）），分别将图片保存为 bmp 和 jpeg 格式，尝试使用你在必选模组实现的程序编码图片，对比地解释为什么文件体积会发生这种变化。类似地，尝试编码一个可执行文件（.exe格式），并尝试解释文件体积的变化。
2、C语言代码实现
整个项目分为以下5个源代码文件：
（1）pq.h
文件说明：优先队列头文件。
文件内容：
//pq.h：优先队列
#ifndef _PRIORITY_QUEUE_H
#define _PRIORITY_QUEUE_H
// =============KeyValue Struct 结构体：键值对=============
typedef struct key_value_struct KeyValue;
struct key_value_struct
{
int _key;
void *_value;
};
KeyValue *key_value_new(int key, void *value);
void key_value_free(KeyValue *kv, void (*freevalue)(void *));
// =============PriorityQueue Struct 结构体：优先队列=============
#define PRIORITY_MAX 1
#define PRIORITY_MIN 2
typedef struct priority_queue_struct PriorityQueue;
struct priority_queue_struct
{
KeyValue **_nodes;
int _size;
int _capacity;
int _priority;
};
// Some Declarations 相关声明
PriorityQueue *priority_queue_new(int priority);
void priority_queue_free(PriorityQueue *pq, void (*freevalue)(void *));
const KeyValue *priority_queue_top(PriorityQueue *pq);
KeyValue *priority_queue_dequeue(PriorityQueue *pq);
void priority_queue_enqueue(PriorityQueue *pq, KeyValue *kv);
int priority_queue_size(PriorityQueue *pq);
int priority_queue_empty(PriorityQueue *pq);
void priority_queue_print(PriorityQueue *pq);
#endif
（2）pq.c
文件说明：优先队列函数实现。
文件内容：
//pq.c
#include （3）compress.h
文件说明：压缩函数相关头文件。
文件内容：
//compress.h
#ifndef _FILE_COMPRESSION_H
#define _FILE_COMPRESSION_H
//Huffman Tree Node 哈夫曼树结点结构
typedef struct HaffumanTreeNode HTN;
struct HaffumanTreeNode
{
char _ch; //character
int _count; //frequency
struct HaffumanTreeNode *_left; //left child
struct HaffumanTreeNode *_right;//right child
};
//FileCompress Struct 文件压缩结构
#define BITS_PER_CHAR 8 //the number of bits in a char
#define MAX_CHARS 256 //the max number of chars
#define FILE_BUF_SIZE 8192 //the size of Buffer for FILE I/O
typedef struct FileCompressStruct FCS;
struct FileCompressStruct
{
HTN *_haffuman; //A pointer to the root of hafumman tree
unsigned int _charsCount; //To store the number of chars
unsigned int _total; //Total bytes in a file.
char *_dictionary[MAX_CHARS]; //to store the encoding of each character
int _statistic[MAX_CHARS]; //To store the number of each character
};
// Function Prototypes 函数原型
FCS *fcs_new();
void fcs_compress(FCS *fcs, const char *inFileName, const char *outFileName);
void fcs_decompress(FCS *fcs, const char *inFileName, const char *outFileName);
void fcs_free(FCS *fcs);
#endif
（4）compress.c
文件说明：压缩相关的函数实现。
文件内容：
//compress.c
#include （5）main.c
文件说明： 自定义了压缩后的文件后缀名：.hfm（哈夫曼Huffman的简写）
文件内容：
//main.c
#include 3、图片压缩测试
（1）、测试文件1：tree.jpg
文件说明：手绘的简笔画，内容为一棵树，格式为 .jpg。
main.c中输入的相关字段：
const char *InFile = "tree.jpg"; //The file to compress 要压缩的文件
const char *CompressedFile = "tree.hfm"; //Compressed data of the file 压缩后的文件
const char *OutFile = "tree_decompressed.jpg"; //The decompressed file of the data 解压缩后的文件
运行时截图：
压缩前的文件大小：276,764字节
压缩后的文件大小：242,500字节
压缩导致改变的百分比：约12.4%
（2）、测试文件2：plane.bmp
文件说明：手绘的简笔画，内容为一架飞机，格式为 .bmp。
main.c中输入的相关字段：
const char *InFile = "plane.bmp"; //The file to compress 要压缩的文件
const char *CompressedFile = "plane.hfm"; //Compressed data of the file 压缩后的文件
const char *OutFile = "plane_decompressed.bmp"; //The decompressed file of the data 解压缩后的文件
运行时截图：
压缩前的文件大小：24,883,254字节
压缩后的文件大小：3,775,181字节
压缩导致改变的百分比：约84.8%
4、可执行文件压缩测试
（1）、测试文件1：test.exe
文件说明：某一C语言源程序编译生成的可执行文件，格式为 .exe。
main.c中输入的相关字段：
const char *InFile = "test.exe"; //The file to compress 要压缩的文件
const char *CompressedFile = "test.hfm"; //Compressed data of the file 压缩后的文件
const char *OutFile = "test_decompressed.exe"; //The decompressed file of the data 解压缩后的文件
运行时截图：
压缩前的文件大小：72,383字节
压缩后的文件大小：49,895字节
压缩导致改变的百分比：约31.1%
（2）、测试文件2：bfv.exe
文件说明：主机游戏《战地风云5》的可执行文件，格式为 .exe。
main.c中输入的相关字段：
const char *InFile = "bfv.exe"; //The file to compress 要压缩的文件
const char *CompressedFile = "bfv.hfm"; //Compressed data of the file 压缩后的文件
const char *OutFile = "bfv_decompressed.exe"; //The decompressed file of the data 解压缩后的文件
运行时截图：
压缩前的文件大小：238,028,800字节
压缩后的文件大小：45,326,336字节
压缩导致改变的百分比：约81.0%
问题： 在待压缩文件体积过大时，解压缩时可能会出现问题。具体原因仍在研究当中。
至此，本次实验结束。