利用哈夫曼编码实现压缩和解压缩

利用哈夫曼编码实现压缩和解压缩

1.问题描述

利用哈夫曼编码.实现压缩和解压缩的数据元素具有如下形式:

结点：

weight:存储结点的权值

parent:是结点双亲在向量中的下标

lchild:结点的左儿子向量下标

rchild:结点右儿子向量下标

bits:位串.存放编码

ch:字符

start:编码在位串中的起始位置

文件操作记录：

b:记录字符在数组中的位置

count:字符出现频率（权值）

lch、rch、parent:定义哈夫曼树指针变量

bits[256]:定义存储哈夫曼编码的数组

2.功能需求

对于给定的一组字符.可以根据其权值进行哈夫曼编码.并能输出对应的哈夫曼树和哈夫曼编码；实现哈夫曼解码。能够分析文件.统计文件中出现的字符.再对文件进行编码.实现文件的压缩和解压缩.能够对于文件的压缩.

比例进行统计.能够打印文件。

3.实现要点

（1）构造哈弗曼树过程中.首先将初始森林的各根结点的双亲和左、右儿子指针置-1；叶子在向量T的前n个分量中.构成初始森林的n个结点；对森林中的树进行n次合并.并产生n-1个新结点.依次放入向量T的第i个分量中。

（2）编码过程中.从叶子T[i]出发.利用双亲的指针找到双亲T[p]；再根据T[p]的孩

子指针可以知道T[i]是T[p]的左儿子还是右儿子.若是左儿子.则生成代码0.否则生成代码1；

（3）在文件压缩和解压过程中.主要参考网上资料.每个步骤都基本理解.并注上了详细解析。

4．函数定义

功能：输入权重.构造一棵哈弗曼树

void huffman(hftree T)

{

if(n<1 || n > m)return;

int i,j,p1,p2;

float small1,small2;

//初始化

cout<<"请输入叶子权重(5个)："<

for(i=0; i

{

T[i].parent = -1;

T[i].lchild = T[i].rchild = -1;

}

//输入叶子权值

for(i=0; i

{

cin>>T[i].weight;

}

for(i=n; i

{

p1 = p2 = -1;

small1 = small2 = MAX_FLOAT;

for(j=0; j<=i-1; j++)

{

if(T[j].parent != -1)continue;

if(T[j].weight < small1)

{

small2 = small1;

small1 = T[j].weight;

p2 = p1;

p1 = j;

}

else if(T[j].weight < small2)

{

small2 = T[j].weight;

p2 = j;

}

}

T[p1].parent = T[p2].parent = i;

T[i].parent=-1;

T[i].lchild=p1;

T[i].rchild=p2;

T[i].weight=small1 + small2;

}

cout<<"创建成功！"<

}

功能：对哈弗曼树进行编码

void encode(codelist codes, hftree T)

{

int i,c,p,start;

cout<<"请输入需要编码的字符(5个)："<

for(i=0; i

{

cin>>codes[i].ch;

start=n;

c=i;

p=T[i].parent;

while(p!=-1)

{

start--;

if(T[p].lchild==c) codes[i].bits[start]='0';

else codes[i].bits[start]='1';

c=p;

p=T[p].parent;

}

codes[i].start=start;

}

cout<<"输入成功！："<

cout<<"编码表:"<

for(int x=0; x

{

cout<

for(int q=codes[x].start;q

cout<

}

}

函数功能：对哈弗曼树进行解码

void decode(codelist codes,hftree T) {

int i,c,p,b;

int endflag;

endflag=-1;

i=m-1;

while(cin>>b,b!=endflag)

{

if(b==0) i=T[i].lchild;

else i=T[i].rchild;

if(T[i].lchild==-1)

{

cout<

i=m-1;

}

}

if(i!=m-1)cout<<"编码有错！\n";

}

功能：对文件进行压缩.统计压缩率

void compress()

{