哈夫曼编码 (Huffman code)的实现，压缩、解压缩

此程序首先扫描一遍输入文件并统计各个字符的出现次数，然后对结果排序，再由此构造Huffman树，然后对树进行一个遍历，并把各个字符的Huffman编码存到一个hash表中，所谓hash表就是建立一个string数组，数组下标用字符的ASCII码表示，数组内容用此字符对应的Huffman编码表示，例如，a:11，则 hash['a'] = "11";

然后重新对文件进行一遍扫描，根据hash表进行压缩，解压根据Huffman树来进行。存到文件是按8位存的，这个地方费了不少力气。

要验证效果，可以在程序目录下建立“ huffman.in" 文本文件，进行程序后生成的 huffman.bin是压缩后的二进制文件，可以用UE看其内容，生成的huffman.out为解压后的文件，内容和原文件一样。

对中文也可压缩。

/* Huffman Code */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string>
#include <iostream>
#include <bitset>
#include <fstream>
#include <time.h>

#define CharCount 256

using namespace std;

/*Huffman Tree's Node*/
struct TreeNode{
	int value;
	int alpha;
	string code;
	TreeNode * lChild;
	TreeNode * rChild;
	TreeNode(){	value = 0;	alpha = 0;	lChild = rChild = NULL;	code="";} //构造函数
};

/*链表结点，辅助构造Huffman树*/
struct ListNode{
	TreeNode huffNode;
	ListNode * child;
	ListNode(){	child = NULL;} //构造函数		
};

//保存输入文件的统计信息，hash表
struct hashTable{
	int value;
	int alpha;
	hashTable(){alpha=0; value=0;}
}Ascii[CharCount];


//qsort的排序函数
int Comp(const void *a, const void *b)
{
	return *(int *)a - *(int *)b;
}

TreeNode * CreateHuffmanTree(hashTable ascii[])
{
	/*初始化建立二叉树森林，每个树只有一个结点,并把这些森林串到一个链表中*/
	ListNode * root = new ListNode;
	ListNode * next = root; 	//root指向第一个节点，此节点有信息
	
	for(int i=0; /*i<127*/; i++)
	{
		if(ascii[i].value == 0)
			continue;
			
		next->huffNode.value = ascii[i].value;
		next->huffNode.alpha = ascii[i].alpha;

		if(i == CharCount-1) //防止多建一个无用的节点
			break;
		
		next->child = new ListNode;
		next = next->child;
	}
	
	//如果森林中的树>1，就继续处理，直到森林（链表）中只有一颗树，这时Huffman树也已建成
	while(root->child != NULL)
	{
		ListNode * p = new ListNode;
		/*把新结点的权值设为最小两个结点的权值之和*/
		p->huffNode.value = root->huffNode.value + root->child->huffNode.value;

		/*把新结点中的Huffman节点中的左右子树设置为两个较小节点中的Huffman节点*/
		p->huffNode.lChild =  &(root->huffNode);
		p->huffNode.rChild = &(root->child->huffNode);
		
		/*从链表中删除最小的两个结点，但是内存不能释放，因为还要用这些节点构造Huffman树*/
		root = root->child->child;
		 
		/*对链表重新排序，即把新建的这个结点插入到合适的位置，使链表的升序不被破坏*/
		next = root;
		ListNode * parent = NULL;
		while( next != NULL  && p->huffNode.value >= next->huffNode.value )
		{
			parent = next;
			next = next->child;
		}// find location
		
		//insert
		if(parent == NULL) // Insert into start.
		{
			p->child = next;
			root = p;
		}
		else // Insert into middle or end.
		{
			p->child = next;
			parent->child = p;
		}
	}
	return &(root->huffNode);
}

/*字符-Huffman码表*/
string charHuffmanTable[CharCount];

/*字符串栈，用来在遍历Huffman树时得到Huffman编码*/
string stack;

/*树的前序遍历*/
void preorder(TreeNode * root)
{
// 	if(root == NULL)
// 	{
// 		stack.erase(stack.length()-2);
// 		return;
// 	}
// 	else
//	{
		//printf("%c %d\n", root->alpha, root->value);
		if(root->lChild == NULL && root->rChild == NULL)
		{
			charHuffmanTable[root->alpha] = stack;
			stack.erase(stack.length()-1);
			return;	
		}
		stack.append("0");
		preorder(root->lChild);
		
		stack.append("1");
		preorder(root->rChild);
		
		//cout << stack.length() << endl;
		if(!stack.empty())
			stack.erase(stack.length()-1);
//	}
}


//传进来一个"10101001"的字符串，返回一个对应的ASCII字符
unsigned char StrToBin(string str)
{
	int a = atoi(str.c_str());
	int b = 1;
	int ans = 0;
	while(a != 0)
	{
		ans += a%10 * b;
		b *= 2;
		a /= 10;
	}
	return (unsigned char)ans;
}

//把unsigned char类型转换为2进制字符串
string BinToStr(unsigned char c)
{	
	string ans;
	while(c != 0)
	{
		ans.insert(ans.begin(), unsigned char(c%2 + '0'));
		c /= 2;
	}
	
	if(ans.length() < 8)
	{
		ans.insert(ans.begin(), 8-ans.length(), '0');
	}
	return ans;
}

/************************************************************************/
/*译码模块,返回译出的字符，删除string中已经用过的串                       */
/************************************************************************/ 
char decode(TreeNode * root, string & code)
{
	for(int i=0; i<code.length(); i++)
	{
		if(root->alpha == 0)
			root = (code[i]-'0') ? root->rChild : root->lChild;
		else
		{
			code.erase(0,i);
			return root->alpha;
		}
	}

	if(root->alpha != 0)
	{
		code.erase(0,i);
		return root->alpha;
	}
	code.erase();
	return '\0';
}

int main(void)
{
	/*读取文件并统计字符*/
	FILE * fin = fopen("huffman.in", "r");
	int c;		//这里c不能定义为unsigned char 否则下面这个循环永远都结束不了，取不了EOF(-1)
	while( (c=fgetc(fin)) != EOF )
	{
		//putchar(c);
		Ascii[c].alpha = c;
		Ascii[c].value++;
	}
	puts("");
	
	qsort(Ascii, sizeof(Ascii)/sizeof(Ascii[0]), sizeof(Ascii[0]), Comp);
	
	/*构造Huffman树*/
	TreeNode * HuffmanRoot = CreateHuffmanTree(Ascii);//ok
	
	/*建立字符-Huffman码表,结果存到charHuffmanTable[]*/
	preorder(HuffmanRoot);

	//---------Debug--------打印出统计信息----
	cout << "Char\tTimes\tCode\n";
	for(int i=0; i<CharCount; i++)
	{
		if(Ascii[i].value != 0)
		{
			cout << (char)Ascii[i].alpha << "\t" << Ascii[i].value << "\t" << charHuffmanTable[Ascii[i].alpha] << endl;
		}
	}//----------------Debug-------------------
	
	/*编码并输出到压缩文件中*/
	FILE * fout = fopen("huffman.bin","w");
	rewind(fin);	//重置文件指针
	
	string buf;
	
	while( (c=fgetc(fin)) != EOF )
	{
		buf += charHuffmanTable[c];
		if(buf.length() >= 8)
		{
			fputc(StrToBin(buf.substr(0, 8)), fout);
			buf.erase(0, 8);
		}
		//fwrite(charHuffmanTable[c].c_str(), 1, charHuffmanTable[c].length(), fout);
	}

	int appendZero = 0;		//附加0的数量
	if(!buf.empty())
	{
		appendZero = 8 - buf.length();
		buf.append(appendZero, '0');
		fputc(StrToBin(buf.substr(0, 8)), fout);
		buf.erase(0, 8);
	}

	fclose(fin);
	fclose(fout);
	
	/*译码并输出到还原文件中*/
	fin = fopen("huffman.bin", "rb");
	fout = fopen("huffman.out", "w");
	
	/*-----------Debug----------*/
	
	/*-----------Debug----------*/
	
	//unsigned char 因为这里有取值最高为11111111b，最小为-1,所以用int，short也可以
	int uc;
	
	/*----------------Debug-------------Rewrite---------*/
	while( (uc=fgetc(fin)) != EOF ) //!feof(fin) ) //在把文件打开模式改为"rb"后，完美解决
	{		
		buf += BinToStr(uc);
		//cout << buf.substr(buf.length()-8) << " ";
		//------Debug----Print------//
		//cout << buf << endl;
	}
	/*-----------Debug----------*/
	
	while(buf.length()-appendZero != 0 && !buf.empty())
	{
		//搜索Huffman树并译码
		fputc(decode(HuffmanRoot, buf),fout);
		//fputc(decode(HuffmanRoot, buf), fout);
	}
	fclose(fin);
	fclose(fout);
	printf("Time used: %d ms", clock());
	return 0;
}

代码写的很乱，注释也不完整，大神们见笑了。。。  Just a backup