哈夫曼树与文件解压压缩C言代码.docx
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哈夫曼树与文件解压压缩C言代码
1.问题描述
哈弗曼树的编码与译码
—功能：
实现对任何类型文件的压缩与解码
—输入：
源文件，压缩文件
—输出：
解码正确性判定，统计压缩率、编码与解码速度
—要求：
使用边编码边统计符号概率的方法（自适应Huffman编码）和事先统计概率的方法（静态Huffman编码）
2.1程序清单
程序书签：
1.main函数
2.压缩函数
3.select函数
4.encode函数
5.解压函数
#include
#include
#include
#include
#include
structnode{
longweight; //权值
unsignedcharch;//字符
intparent,lchild,rchild;
charcode[256];//编码的位数最多为256位
intCodeLength;//编码长度
}hfmnode[512];
voidcompress（）;
voiduncompress（）;
//主函数
voidmain（）
{
intchoice;
printf（"请选择1~3：
\n"）;
printf（"1.压缩文件\n"）;
printf（"2.解压文件\n"）;
printf（"3.退出！
\n"）;
scanf（"%d",&choice）;
if（choice==1）compress（）;
elseif（choice==2）uncompress（）;
elseif（choice==3）return;
elseprintf（"输入错误！
"）;
}
//压缩函数
voidcompress（）
{
inti,j;
charinfile[20],outfile[20];
FILE *ifp,*ofp;
unsignedcharc;//
longFileLength,filelength=0;
intn,m;//叶子数和结点数
ints1,s2;//权值最小的两个结点的标号
charcodes[256];
longsumlength=0;
floatrate,speed;
intcount=0;
clock_tstart1,start2,finish1,finish2;
double duration1,duration2;
voidencode（structnode*nodep,intn）;//编码函数
intselect（structnode*nodep,intpose）;//用于建哈弗曼树中选择权值最小的结点的函数
printf（"请输入要压缩的文件名:
"）;
scanf（"%s",infile）;
ifp=fopen（infile,"rb"）;
if（ifp==NULL）
{
printf（"文件名输入错误，文件不存在!
\n"）;
return;
}
printf（"请输入目标文件名:
"）;
scanf（"%s",outfile）;
ofp=fopen（outfile,"wb"）;
if（ofp==NULL）
{
printf（"文件名输入错误，文件不存在!
\n"）;
return;
}
start1=clock（）;//开始计时1
//统计文件中字符的种类以及各类字符的个数
//先用字符的ASCII码值代替结点下标
FileLength=0;
while（!
feof（ifp））
{
fread（&c,1,1,ifp）;
hfmnode[c].weight++;
FileLength++;
}
FileLength--;//文件中最后一个字符的个数会多统计一次，所以要减一
hfmnode[c].weight--;
//再将ASCII转换为字符存入到结点的ch成员里，同时给双亲、孩子赋初值-1
n=0;
for（i=0;i<256;i++）
if（hfmnode[i].weight!
=0）
{
hfmnode[i].ch=（unsignedchar）i;
n++;//叶子数
hfmnode[i].lchild=hfmnode[i].rchild=hfmnode[i].parent=-1;
}
m=2*n-1;//哈弗曼树结点总数
j=0;
for（i=0;i<256;i++）//去掉权值为0的结点
if（hfmnode[i].weight!
=0）
{
hfmnode[j]=hfmnode[i];
j++;
}
for（i=n;i{
hfmnode[i].lchild=hfmnode[i].rchild=-1;
hfmnode[i].parent=-1;
}
//建立哈弗曼树
for（i=n;i{
s1=select（hfmnode,i-1）;
hfmnode[i].lchild=s1;
hfmnode[s1].parent=i;
s2=select（hfmnode,i-1）;
hfmnode[i].rchild=s2;
hfmnode[s2].parent=i;
hfmnode[i].weight=hfmnode[s1].weight+hfmnode[s2].weight;
}
//编码
encode（hfmnode,n）;
finish1=clock（）;
duration1=（double）（finish1-start1）/CLOCKS_PER_SEC;
/*printf（"哈弗曼树编码用时为：
%fseconds\n",duration1）;*/
printf（"编码完成，是否查看编码信息:
yorn?
\n"）;
c=getch（）;
if（c=='y'）
{ printf（"\n"）;
printf（"叶子数为%d,结点数为%d\n",n,m）;
for（i=0;iprintf（"%d号叶子结点的权值为：
%ld,双亲为：
%d,左右孩子：
%d,编码为：
%s\n",
i,hfmnode[i].weight,hfmnode[i].parent,hfmnode[i].lchild,hfmnode[i].code）;
}
start2=clock（）;//开始计时2
fseek（ifp,0,SEEK_SET）;//将ifp指针移到文件开头位置
fwrite（&FileLength,4,1,ofp）;//将FileLength写入目标文件的前4个字节的位置
fseek（ofp,8,SEEK_SET）;//再将目标文件指针ofp移到距文件开头8个字节位置
codes[0]=0;
//将编码信息写入目标文件
while（!
feof（ifp））
{
fread（&c,1,1,ifp）;
filelength++;
for（i=0;iif（c==hfmnode[i].ch）break; //ch必须也为unsigned型
strcat（codes,hfmnode[i].code）;
while（strlen（codes）>=8）
{
for（i=0;i<8;i++）//将codes的前8位01代码表示的字符存入c
{
if（codes[i]=='1'）
c=（c<<1）|1;
elsec=c<<1;
}
fwrite（&c,1,1,ofp）;//将新的字符写入目标文件
sumlength++;
strcpy（codes,codes+8）;//更新codes的值
}
if（filelength==FileLength）break;
}
//再将剩余的不足8位的01代码补全8位，继续写入
if（strlen（codes）>0）
{
strcat（codes,"00000000"）;
for（i=0;i<8;i++）
{
if（codes[i]=='1'）
c=（c<<1）|1;
elsec=c<<1;
}
fwrite（&c,1,1,ofp）;
sumlength++;
}
sumlength+=8;
printf（"编码区总长为：
%ld个字节\n",sumlength-8）;
//将sumlength和n的值写入目标文件，为的是方便解压
fseek（ofp,4,SEEK_SET）;
fwrite（&sumlength,4,1,ofp）;//把sumlength写进目标文件的第5-8个字节里
fseek（ofp,sumlength,SEEK_SET）;
fwrite（&n,4,1,ofp）;//把叶子数n写进编码段后面的4个字节的位置
//为方便解压，把编码信息存入n后面的位置
//存储方式为：
n*（字符值（1个字节）+该字符的01编码的位数（1个字节）+编码（字节数不确定，用count来计算总值））
for（i=0;i{
fwrite（&（hfmnode[i].ch）,1,1,ofp）;
c=hfmnode[i].CodeLength;//编码最长为256位，因此只需用一个字节存储
fwrite（&c,1,1,ofp）;
//写入字符的编码
if（hfmnode[i].CodeLength%8!
=0）
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