c语言如何实现哈夫曼编码与译码

  在电报通讯中,电文是以二进制的0、1序列传送的。字符集中的字符的使用频率是不同的(比如e和t的使用较之q和z要频繁得多),哈夫曼编码可以使得编码的总长最短,从而相同的位长可以传送更多的信息。

  本程序以下面的字符及使用频率为例:

c语言如何实现哈夫曼编码与译码

  首先建立哈夫曼树:

c语言如何实现哈夫曼编码与译码

  下面是哈夫曼编码的存储结构:

c语言如何实现哈夫曼编码与译码

  程序清单如下:

  #include《stdio.h》

  #define n 5 //叶子数目

  #define m (2*n-1) //结点总数

  #define maxval 10000.0

  #define maxsize 100 //哈夫曼编码的最大位数

  typedef struct

  {

  char ch;

  float weight;

  int lchild,rchild,parent;

  }hufmtree;

  typedef struct

  {

  char bits[n]; //位串

  int start; //编码在位串中的起始位置

  char ch; //字符

  }codetype;

  void huffman(hufmtree tree[]);//建立哈夫曼树

  void huffmancode(codetype code[],hufmtree tree[]);//根据哈夫曼树求出哈夫曼编码

  void decode(hufmtree tree[]);//依次读入电文,根据哈夫曼树译码

  void main()

  {

  printf(“ ——哈夫曼编码——\n”);

  printf(“总共有%d个字符\n”,n);

  hufmtree tree[m];

  codetype code[n];

  int i,j;//循环变量

  huffman(tree);//建立哈夫曼树

  huffmancode(code,tree);//根据哈夫曼树求出哈夫曼编码

  printf(“【输出每个字符的哈夫曼编码】\n”);

  for(i=0;i《n;i++)

  {

  printf(“%c: ”,code[i].ch);

  for(j=code[i].start;j《n;j++)

  printf(“%c ”,code[i].bits[j]);

  printf(“\n”);

  }

  printf(“【读入电文,并进行译码】\n”);

  decode(tree);//依次读入电文,根据哈夫曼树译码

  }

  void huffman(hufmtree tree[])//建立哈夫曼树

  {

  int i,j,p1,p2;//p1,p2分别记住每次合并时权值最小和次小的两个根结点的下标

  float small1,small2,f;

  char c;

  for(i=0;i《m;i++) //初始化

  {

  tree[i].parent=0;

  tree[i].lchild=-1;

  tree[i].rchild=-1;

  tree[i].weight=0.0;

  }

  printf(“【依次读入前%d个结点的字符及权值(中间用空格隔开)】\n”,n);

  for(i=0;i《n;i++) //读入前n个结点的字符及权值

  {

  printf(“输入第%d个字符为和权值”,i+1);

  scanf(“%c %f”,&c,&f);

  getchar();

  tree[i].ch=c;

  tree[i].weight=f;

  }

  for(i=n;i《m;i++) //进行n-1次合并,产生n-1个新结点

  {

  p1=0;p2=0;

  small1=maxval;small2=maxval; //maxval是float类型的最大值

  for(j=0;j《i;j++) //选出两个权值最小的根结点

  if(tree[j].parent==0)

  if(tree[j].weight《small1)

  {

  small2=small1; //改变最小权、次小权及对应的位置

  small1=tree[j].weight;

  p2=p1;

  p1=j;

  }

  else

  if(tree[j].weight《small2)

  {

  small2=tree[j].weight; //改变次小权及位置

  p2=j;

  }

  tree[p1].parent=i;

  tree[p2].parent=i;

  tree[i].lchild=p1; //最小权根结点是新结点的左孩子

  tree[i].rchild=p2; //次小权根结点是新结点的右孩子

  tree[i].weight=tree[p1].weight+tree[p2].weight;

  }

  }//huffman

  void huffmancode(codetype code[],hufmtree tree[])//根据哈夫曼树求出哈夫曼编码

  //codetype code[]为求出的哈夫曼编码

  //hufmtree tree[]为已知的哈夫曼树

  {

  int i,c,p;

  codetype cd; //缓冲变量

  for(i=0;i《n;i++)

  {

  cd.start=n;

  cd.ch=tree[i].ch;

  c=i; //从叶结点出发向上回溯

  p=tree[i].parent; //tree[p]是tree[i]的双亲

  while(p!=0)

  {

  cd.start--;

  if(tree[p].lchild==c)

  cd.bits[cd.start]=‘0’; //tree[i]是左子树,生成代码‘0’

  else

  cd.bits[cd.start]=‘1’; //tree[i]是右子树,生成代码‘1’

  c=p;

  p=tree[p].parent;

  }

  code[i]=cd; //第i+1个字符的编码存入code[i]

  }

  }//huffmancode

  void decode(hufmtree tree[])//依次读入电文,根据哈夫曼树译码

  {

  int i,j=0;

  char b[maxsize];

  char endflag=‘2’; //电文结束标志取2

  i=m-1; //从根结点开始往下搜索

  printf(“输入发送的编码(以‘2’为结束标志):”);

  gets(b);

  printf(“译码后的字符为”);

  while(b[j]!=‘2’)

  {

  if(b[j]==‘0’)

  i=tree[i].lchild; //走向左孩子

  else

  i=tree[i].rchild; //走向右孩子

  if(tree[i].lchild==-1) //tree[i]是叶结点

  {

  printf(“%c”,tree[i].ch);

  i=m-1; //回到根结点

  }

  j++;

  }

  printf(“\n”);

  if(tree[i].lchild!=-1&&b[j]!=‘2’) //电文读完,但尚未到叶子结点

  printf(“\nERROR\n”); //输入电文有错

  }//decode

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发布日期:2019年07月14日  所属分类:物联网