c语言哈夫曼编码压缩

‘壹’ 用c语言完成：1.哈夫曼编码/译码器2.内部排序算法的性能分析

我把网上的程序修改了一下，并整合了，你看看
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#define M 50
#define MAX 100000;

typedef struct
{
int weight;//结点权值
int parent,lchild,rchild;
}HTNODE,*HUFFMANTREE;

typedef char** HUFFMANCODE;//动态分配数组存储哈夫曼编码表

typedef struct
{
int key; /*关键字*/
}RecordNode; /*排序节点的类型*/

typedef struct
{
RecordNode *record;
int n; /*排序对象的大小*/
}SortObject; //待排序序列

HUFFMANTREE huffmantree(int n,int weight[])//构建哈夫曼树
{
int m1,m2,k;
int i,j,x1,x2;
HUFFMANTREE ht;
ht=(HUFFMANTREE)malloc((2*n)*sizeof(HTNODE));
for(i=1;i<(2*n);i++)//初始化哈夫曼树中各结点的数据，没初始值的赋值为0
{
ht[i].parent=ht[i].lchild=ht[i].rchild=0;
if(i<=n)
ht[i].weight=weight[i];
else
ht[i].weight=0;
}
for(i=1;i<n;i++)//每一重循环从森林中选择最小的两棵树组建成一颗新树
{
m1=m2=MAX;
x1=x2=0;
for(j=1;j<(n+i);j++)
{
if((ht[j].weight<m1)&&(ht[j].parent==0))
{
m2=m1;
x2=x1;
m1=ht[j].weight;
x1=j;
}
else if((ht[j].weight<m2)&&(ht[j].parent==0))
{
m2=ht[j].weight;
x2=j;
}
}
k=n+i;
ht[x1].parent=ht[x2].parent=k;
ht[k].weight=m1+m2;
ht[k].lchild=x1;
ht[k].rchild=x2;
}
return ht;
}

void huffmancoding(int n,HUFFMANCODE hc,HUFFMANTREE ht,char str[])
{
int i,start,child,father;
char *cd;
hc=(HUFFMANCODE)malloc((n+1)*sizeof(char*));//分配n个字符编码的头指针
cd=(char*)malloc(n*sizeof(char));//分配求编码的工作空间
cd[n-1]='\0';//编码结束符
for(i=1;i<=n;++i)//逐个字符求哈夫曼编码
{
start=n-1;
for(child=i,father=ht[i].parent;father!=0;child=father,father=ht[father].parent)/*从叶子结点到根结点求逆向编码*/
if(ht[father].lchild==child)
cd[--start]='0';
else
cd[--start]='1';
hc[i]=(char*)malloc((n-start)*sizeof(char));//为i个字符编码分配空间
strcpy(hc[i],&cd[start]);//从cd复制哈夫曼编码串到hc
}
free(cd);//释放工作空间
for(i=1;i<=n;++i)
{
printf("\n%c的编码:",str[i]);
printf("%s\n",hc[i]);
}
}

void huffman()
{
int i,j,k,m,n;
char str[50];
int weight[50];
HUFFMANCODE hc=NULL;
HUFFMANTREE ht;
fflush(stdin);

printf("\n请输入字符(一次性连续输入所求的字符):");/*如:abcjhjg不要输成ab cj hig,即字符间不加空格*/
gets(str);
for(j=0;j<50;j++)
{
if(str[j]=='\0')
break;
}
n=j;
for(j=n;j>0;j--)
str[j]=str[j-1];
str[n+1]='\0';
for(k=0;k<n;k++)
{
printf("\n请输入%c的权值:",str[k+1]);
scanf("%d",&weight[k]);
}
for(k=n;k>0;k--)
weight[k]=weight[k-1];
weight[0]=0;

ht=huffmantree(n,weight);
huffmancoding(n,hc,ht,str);

}

void InsertSort(SortObject *p,unsigned long *compare,unsigned long *exchange)
{
int i,j,k;
RecordNode temp;
SortObject *pvector;
fflush(stdin);
if((pvector=(SortObject *)malloc(sizeof(SortObject)))==NULL)
{
printf("OverFollow!");
getchar();
exit(1);
}
k=pvector->n;
pvector->record=(RecordNode *)malloc(sizeof(RecordNode)*k);
for(i=0;i<p->n;i++)/* 复制数组*/
pvector->record[i]=p->record[i];
pvector->n=p->n;
*compare=0;
*exchange=0;
for(i=1;i<pvector->n;i++)
{
temp=pvector->record[i];
(*exchange)++;
j=i-1;
while((temp.key<pvector->record[j].key)&&(j>=0))
{
(*compare)++;
(*exchange)++;
pvector->record[j+1]=pvector->record[j];
j--;
}
if(j!=(i-1))
{
pvector->record[j+1]=temp;
(*exchange)++;
}
}
free(pvector);
}

void SelectSort(SortObject *p,unsigned long *compare,unsigned long *exchange)
{
int i,j,k;
RecordNode temp;
SortObject *pvector;
if((pvector=(SortObject *)malloc(sizeof(SortObject)))==NULL)
{
printf("OverFollow!");
getchar();
exit(1);
}
k=pvector->n;
pvector->record=(RecordNode *)malloc(sizeof(RecordNode)*k);
for(i=0;i<p->n;i++)/*复制数组*/
pvector->record[i]=p->record[i];
pvector->n=p->n;
*compare=0;
*exchange=0;
for(i=0;i<pvector->n-1;i++)
{
k=i;
for(j=i+1;j<pvector->n;j++)
{
(*compare)++;
if(pvector->record[j].key<pvector->record[k].key)
k=j;
}
if(k!=i)
{
temp=pvector->record[i];
pvector->record[i]=pvector->record[k];
pvector->record[k]=temp;
( *exchange)+=3;
}
}
free(pvector);
}

void BubbleSort(SortObject *p,unsigned long *compare,unsigned long *exchange)
{
int i,j,noswap,k;
RecordNode temp;
SortObject *pvector;
if((pvector=(SortObject *)malloc(sizeof(SortObject)))==NULL)
{
printf("OverFollow!");
getchar();
exit(1);
}
k=pvector->n;
pvector->record=(RecordNode *)malloc(sizeof(RecordNode)*k);
for(i=0;i<p->n;i++)/* 复制数组*/
pvector->record[i]=p->record[i];
pvector->n=p->n;
*compare=0;
*exchange=0;
for(i=0;i<pvector->n-1;i++)
{
noswap=1;
for(j=0;j<pvector->n-i-1;j++)
{
(*compare)++;
if(pvector->record[j+1].key<pvector->record[j].key)
{
temp=pvector->record[j];
pvector->record[j]=pvector->record[j+1];
pvector->record[j+1]=temp;
(*exchange)+=3;
noswap=0;
}
}
if(noswap) break;
}
free(pvector);
}

void ShellSort(SortObject *p,int d,unsigned long *compare,unsigned long *exchange)
{
int i,j,increment,k;
RecordNode temp;
SortObject *pvector;
if((pvector=(SortObject*)malloc(sizeof(SortObject)))==NULL)
{
printf("OverFollow!");
getchar();
exit(1);
}
k=pvector->n;
pvector->record=(RecordNode *)malloc(sizeof(RecordNode)*k);
for(i=0;i<p->n;i++)/* 复制数组*/
pvector->record[i]=p->record[i];
pvector->n=p->n;
*compare=0;
*exchange=0;
for(increment=d;increment>0;increment/=2)
{
for(i=increment;i<pvector->n;i++)
{
temp=pvector->record[i];
(*exchange)++;
j=i-increment;
while(j>=0&&temp.key<pvector->record[j].key)
{
(*compare)++;
pvector->record[j+increment]=pvector->record[j];
(*exchange)++;
j-=increment;
}
pvector->record[j+increment]=temp;
(*exchange)++;
}
}
free(pvector);
}

void QuickSort(SortObject *pvector,int left,int right,unsigned long *compare,unsigned long *exchange)
{
int i,j;
RecordNode temp;
if(left>=right)
return;
i=left;
j=right;
temp=pvector->record[i];
(*exchange)++;
while(i!=j)
{
while((pvector->record[j].key>=temp.key)&&(j>i))
{
(*compare)++;
j--;
}
if(i<j)
{
pvector->record[i++]=pvector->record[j];
(*exchange)++;
}
while((pvector->record[i].key<=temp.key)&&(j>i))
{
(*compare)++;
i++;
}
if(i<j)
{
pvector->record[j--]=pvector->record[i];
(*exchange)++;
}
}
pvector->record[i]=temp;
(*exchange)++;
QuickSort(pvector,left,i-1,compare,exchange);
QuickSort(pvector,i+1,right,compare,exchange);
}

void SortMethod(void)
{
int i,j,k,l;
unsigned long num[5][10]={0};
unsigned long sum[10]={0};
SortObject *pvector;
fflush(stdin);
printf("请输入待排序的随机数个数：\n");
scanf("%d",&k);
pvector=(SortObject *)malloc(sizeof(SortObject));
for(j=0;j<5;j++)
{
pvector->record=(RecordNode *)malloc(sizeof(RecordNode)*k);
for(i=0;i<k;i++)
pvector->record[i].key=rand();
pvector->n=k;
InsertSort(pvector,&num[j][0],&num[j][1]);
SelectSort(pvector,&num[j][2],&num[j][3]);
BubbleSort(pvector,&num[j][4],&num[j][5]);
ShellSort(pvector,4,&num[j][6],&num[j][7]);
QuickSort(pvector,0,k-1,&num[j][8],&num[j][9]);
}
printf("\n排序比较如下");
for(j=0;j<5;j++)
{
printf("\n\n对%d个数进行排序，结果为：\n",k);
printf("1.插入排序：比较-->%-7ld次 移动-->%-7ld次\n",num[j][0],num[j][1]);
printf("2.选择排序：比较-->%-7ld次 移动-->%-7ld次\n",num[j][2],num[j][3]);
printf("3.冒泡排序：比较-->%-7ld次 移动-->%-7ld次\n",num[j][4],num[j][5]);
printf("4.希尔排序：比较-->%-7ld次 移动-->%-7ld次\n",num[j][6],num[j][7]);
printf("5.快速排序：比较-->%-7ld次 移动-->%-7ld次\n",num[j][8],num[j][9]);
if(j!=5)
printf("按回车继续\n");
getchar();
}
for(j=0;j<5;j++)
{
sum[0]=sum[0]+num[j][0];
sum[1]=sum[1]+num[j][1];
sum[2]=sum[2]+num[j][2];
sum[3]=sum[3]+num[j][3];
sum[4]=sum[4]+num[j][4];
sum[5]=sum[5]+num[j][5];
sum[6]=sum[6]+num[j][6];
sum[7]=sum[7]+num[j][7];
sum[8]=sum[8]+num[j][8];
sum[9]=sum[9]+num[j][9];
}
printf("\n\n对%d个随机数进行5次排序，平均比较次数和平均移动次数为：\n",k);
printf("1.插入排序：平均比较-->%-7ld次 平均移动-->%-7ld次\n",sum[0]/5,sum[1]/5);
printf("2.选择排序：平均比较-->%-7ld次 平均移动-->%-7ld次\n",sum[2]/5,sum[3]/5);
printf("3.冒泡排序：平均比较-->%-7ld次 平均移动-->%-7ld次\n",sum[4]/5,sum[5]/5);
printf("4.希尔排序：平均比较-->%-7ld次 平均移动-->%-7ld次\n",sum[6]/5,sum[7]/5);
printf("5.快速排序：平均比较-->%-7ld次 平均移动-->%-7ld次\n",sum[8]/5,sum[9]/5);
free(pvector);
}

void sort()
{
int i;
while(1)
{
SortMethod();
printf("\n是否继续？\n1.继续\n2.返回菜单\n");
scanf("%d",&i);
if(i==2)break;
fflush(stdin);
getchar();
}
}

void huff()
{
int i;
while(1)
{
huffman();
printf("\n是否继续？\n1.继续\n2.返回菜单\n");
scanf("%d",&i);
if(i==2)break;
fflush(stdin);
getchar();
}
}

main()
{
int i,j,k;
while(1)
{
printf("请选择要运行的功能：\n");
printf("1.哈夫曼编码译码器\n");
printf("2.内部排序性能分析\n");
printf("3.退出该程序\n\n");
printf("你的选择为：");
scanf("%d",&i);
switch(i)
{
case 1:huff();break;
case 2:sort();break;
case 3:exit(0);
default:break;
}
fflush(stdin);
getchar();
system("cls");
}
}

‘贰’ 跪求C语言进行哈夫曼编码、算术编码和LZW编码，要求源程序要有注释。

以下是哈夫曼编码
#include<iostream>
#include<math.h>
#include<string>
#include<iomanip>
using namespace std;

int n;

int isin(string str,char a)
{
int temp=0;
for(int i=0;i<str.length();i++)
{
if(str[i]==a) temp=1;
}
return temp;
}
void bubble(double p[],string sign[])//排序
{
for(int i=0;i<n-1;i++)
{
for(int j=i+1;j<n;j++)
{
if(p[i]<p[j])
{
double temp=p[i];
p[i]=p[j];
p[j]=temp;
string m=sign[i];
sign[i]=sign[j];
sign[j]=m;
}
}
}
}
void huff(double tempp[],string tempstr[])
{
double p[20][20];
string sign[20][20];
sign[0][i]=tempstr[i]; //符号放在sign数组中
for(int i=0;i<n;i++)
{
p[0][i]=tempp[i]; //p数组放对应的概率(第1列中)
}
for(i=0;i<n-1;i++)
{
bubble(p[i],sign[i]); //第一次排序
for(int j=0;j<n-2-i;j++)
{
p[i+1][j]=p[i][j]; //前n-2-i个概率重新放在p数组中(是数组的第2列中)
sign[i+1][j]=sign[i][j];
}
p[i+1][j]=p[i][j]+p[i][j+1];//第一次两个最小概率求和
sign[i+1][j]=sign[i][j]+sign[i][j+1];//符号跟随
for(j=n-1-i;j<n;j++)
{
p[i+1][j]=0;
}
}
string final[20];
for(i=n-2;i>=0;i--)
{
for(int k=0;k<n;k++)
{
if(isin(sign[i][n-2-i],sign[0][k][0])) final[k]+="0";
if(isin(sign[i][n-1-i],sign[0][k][0])) final[k]+="1";
}
}
cout<<setw(9)<<"哈弗曼编码如下:"<<endl;
for(i=0;i<n;i++)
{
cout<<setw(7)<<sign[0][i]<<setw(7)<<p[0][i]<<setw(10)<<final[i]<<
setw(7)<<final[i].length()<<endl;
}
}
void main()
{
char a[50];
cout<<"该字符串符号为:";
cin>>a;
string s=a;
n=s.length();
char b[20][2];
for(int i=0;i<n;i++)
{
b[i][0]=a[i];
b[i][1]='\0';
}
string str[20];
for(i=0;i<n;i++)
{
str[i]=b[i];
}
double tempp[20];
cout<<"字符概率依次为：";
for(i=0;i<n;i++)
{
cin>>tempp[i];
}
huff(tempp,str);
}

‘叁’ 有人可以帮我注释一段关于用c语言实现哈夫曼树的代码吗

在一般的数据结构的书中，树的那章后面，着者一般都会介绍一下哈夫曼(HUFFMAN)树和哈夫曼编码。哈夫曼编码是哈夫曼树的一个应用。哈夫曼编码应用广泛，如

JPEG中就应用了哈夫曼编码。 首先介绍什么是哈夫曼树。哈夫曼树又称最优二叉树，是一种带权路径长度最短的二叉树。所谓树的带权路径长度，就是树中所有的叶结点

的权值乘上其到根结点的 路径长度（若根结点为0层，叶结点到根结点的路径长度为叶结点的层数）。

树的带权路径长度记为WPL=(W1*L1+W2*L2+W3*L3+...+Wn*Ln) ，N个权值Wi(i=1,2,...n)构成一棵有N个叶结点的二叉树，相应的叶结点的路径长度为Li(i=1,2,...n)。 可以证明哈夫曼树的WPL是最小的。

哈夫曼编码步骤：

一、对给定的n个权值{W1,W2,W3,...,Wi,...,Wn}构成n棵二叉树的初始集合F= {T1,T2,T3,...,Ti,...,Tn}，其中每棵二叉树Ti中只有一个权值为Wi的根结点，它的左右子树均为空。（为方便在计算机上实现算 法，一般还要求以Ti的权值Wi的升序排列。）
二、在F中选取两棵根结点权值最小的树作为新构造的二叉树的左右子树，新二叉树的根结点的权值为其左右子树的根结点的权值之和。
三、从F中删除这两棵树，并把这棵新的二叉树同样以升序排列加入到集合F中。
四、重复二和三两步，直到集合F中只有一棵二叉树为止。

简易的理解就是，假如我有A,B,C,D,E五个字符，出现的频率（即权值）分别为5,4,3,2,1,那么我们第一步先取两个最小权值作为左右子树构造一个新树，即取1，2构成新树，其结点为1+2=3，如图：

所以各字符对应的编码为：A->11,B->10,C->00,D->011,E->010

霍夫曼编码是一种无前缀编码。解码时不会混淆。其主要应用在数据压缩，加密解密等场合。

C语言代码实现：

/*-------------------------------------------------------------------------
* Name: 哈夫曼编码源代码。
* Date: 2011.04.16
* Author: Jeffrey Hill+Jezze(解码部分)
* 在 Win-TC 下测试通过
* 实现过程：着先通过 HuffmanTree() 函数构造哈夫曼树，然后在主函数 main()中
* 自底向上开始(也就是从数组序号为零的结点开始)向上层层判断，若在
* 父结点左侧，则置码为 0,若在右侧,则置码为 1。最后输出生成的编码。
*------------------------------------------------------------------------*/
#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>

#define MAXBIT 100
#define MAXVALUE 10000
#define MAXLEAF 30
#define MAXNODE MAXLEAF*2 -1

typedef struct
{
int bit[MAXBIT];
int start;
} HCodeType; /* 编码结构体 */
typedef struct
{
int weight;
int parent;
int lchild;
int rchild;
int value;
} HNodeType; /* 结点结构体 */

/* 构造一颗哈夫曼树 */
void HuffmanTree (HNodeType HuffNode[MAXNODE], int n)
{
/* i、j： 循环变量，m1、m2：构造哈夫曼树不同过程中两个最小权值结点的权值，
x1、x2：构造哈夫曼树不同过程中两个最小权值结点在数组中的序号。*/
int i, j, m1, m2, x1, x2;
/* 初始化存放哈夫曼树数组 HuffNode[] 中的结点 */
for (i=0; i<2*n-1; i++)
{
HuffNode[i].weight = 0;//权值
HuffNode[i].parent =-1;
HuffNode[i].lchild =-1;
HuffNode[i].rchild =-1;
HuffNode[i].value=i; //实际值，可根据情况替换为字母
} /* end for */

/* 输入 n 个叶子结点的权值 */
for (i=0; i<n; i++)
{
printf ("Please input weight of leaf node %d: ", i);
scanf ("%d", &HuffNode[i].weight);
} /* end for */

/* 循环构造 Huffman 树 */
for (i=0; i<n-1; i++)
{
m1=m2=MAXVALUE; /* m1、m2中存放两个无父结点且结点权值最小的两个结点 */
x1=x2=0;
/* 找出所有结点中权值最小、无父结点的两个结点，并合并之为一颗二叉树 */
for (j=0; j<n+i; j++)
{
if (HuffNode[j].weight < m1 && HuffNode[j].parent==-1)
{
m2=m1;
x2=x1;
m1=HuffNode[j].weight;
x1=j;
}
else if (HuffNode[j].weight < m2 && HuffNode[j].parent==-1)
{
m2=HuffNode[j].weight;
x2=j;
}
} /* end for */
/* 设置找到的两个子结点 x1、x2 的父结点信息 */
HuffNode[x1].parent = n+i;
HuffNode[x2].parent = n+i;
HuffNode[n+i].weight = HuffNode[x1].weight + HuffNode[x2].weight;
HuffNode[n+i].lchild = x1;
HuffNode[n+i].rchild = x2;

printf ("x1.weight and x2.weight in round %d: %d, %d ", i+1, HuffNode[x1].weight, HuffNode[x2].weight); /* 用于测试 */
printf (" ");
} /* end for */
/* for(i=0;i<n+2;i++)
{
printf(" Parents:%d,lchild:%d,rchild:%d,value:%d,weight:%d ",HuffNode[i].parent,HuffNode[i].lchild,HuffNode[i].rchild,HuffNode[i].value,HuffNode[i].weight);
}*///测试
} /* end HuffmanTree */

//解码
void decodeing(char string[],HNodeType Buf[],int Num)
{
int i,tmp=0,code[1024];
int m=2*Num-1;
char *nump;
char num[1024];
for(i=0;i<strlen(string);i++)
{
if(string[i]=='0')
num[i]=0;
else
num[i]=1;
}
i=0;
nump=&num[0];

while(nump<(&num[strlen(string)]))
{tmp=m-1;
while((Buf[tmp].lchild!=-1)&&(Buf[tmp].rchild!=-1))
{

if(*nump==0)
{
tmp=Buf[tmp].lchild ;
}
else tmp=Buf[tmp].rchild;
nump++;

}

printf("%d",Buf[tmp].value);
}


}


int main(void)
{

HNodeType HuffNode[MAXNODE]; /* 定义一个结点结构体数组 */
HCodeType HuffCode[MAXLEAF], cd; /* 定义一个编码结构体数组， 同时定义一个临时变量来存放求解编码时的信息 */
int i, j, c, p, n;
char pp[100];
printf ("Please input n: ");
scanf ("%d", &n);
HuffmanTree (HuffNode, n);


for (i=0; i < n; i++)
{
cd.start = n-1;
c = i;
p = HuffNode[c].parent;
while (p != -1) /* 父结点存在 */
{
if (HuffNode[p].lchild == c)
cd.bit[cd.start] = 0;
else
cd.bit[cd.start] = 1;
cd.start--; /* 求编码的低一位 */
c=p;
p=HuffNode[c].parent; /* 设置下一循环条件 */
} /* end while */

/* 保存求出的每个叶结点的哈夫曼编码和编码的起始位 */
for (j=cd.start+1; j<n; j++)
{ HuffCode[i].bit[j] = cd.bit[j];}
HuffCode[i].start = cd.start;
} /* end for */

/* 输出已保存好的所有存在编码的哈夫曼编码 */
for (i=0; i<n; i++)
{
printf ("%d 's Huffman code is: ", i);
for (j=HuffCode[i].start+1; j < n; j++)
{
printf ("%d", HuffCode[i].bit[j]);
}
printf(" start:%d",HuffCode[i].start);

printf (" ");

}
/* for(i=0;i<n;i++){
for(j=0;j<n;j++)
{
printf ("%d", HuffCode[i].bit[j]);
}
printf(" ");
}*/
printf("Decoding?Please Enter code: ");
scanf("%s",&pp);
decodeing(pp,HuffNode,n);
getch();
return 0;
}