怎么实现huffman（哈夫曼编码）以及解码

 一、编码

【题目描述】

给定一篇用于通信的英文电文，统计该电文中每个字符出现的频率，按频率左小右大的方法为这些字符建立哈夫曼(Huffamn)树，并编出每个字符的哈夫曼树码，输出该电文的哈夫曼码译文。

 

【输入】

输入文件huffman.in是一篇用于通信的英文电文。

【输出】

输出文件huffman.out输出该电文的哈夫曼码译文。

 

【输入输出样例1】

huffman.in	huffman.out
aaccdddbacbcddddddd	011011000011101001100010001111111

【数据限制】

2<=英文电文字符数<=10000000

统计以上abcd出现的个数。

a:3   b:2    c:4    d:10

构造出哈夫曼树

a:011         b:010     c  :00          d:1

下面主要通过两个结构体数组来实现：

struct node1
{ int w, lch, rch, parent;
}ht[2*N0-1+1];

数组下标	1	2	3	4	5	6	7
父节点的数组下标parent	0	0	0	0
左孩子节点的数组下标lch	0	0	0	0
右孩子节点的数组下标rch	0	0	0	0
权值w	3	2	4	10

-》

数组下标	1	2	3	4	5	6	7
父节点的数组下标parent	5	5	0	0	0
左孩子节点的数组下标lch	0	0	0	0	2
右孩子节点的数组下标rch	0	0	0	0	1
权值w	3	2	4	10	5

-》.。。。。。。。。

数组下标	1	2	3	4	5	6	7
父节点的数组下标parent	5	5	6	7	6	7	0
左孩子节点的数组下标lch	0	0	0	0	2	5	6
右孩子节点的数组下标rch	0	0	0	0	1	3	4
权值w	3	2	4	10	5	9	19

 

struct node2
{ char ch;//对应的字符abcd
 int start;//编码的起始位置 注意这个编码是倒着的 所以这里用start
 int code[N0];//这个是编码数组
}hc[N0+1];

大概图如下面

美工不好啊 大概将就看了啊

下面给出大家想要的程序部分

//#include "stdio.h"
//#include   "string.h " 
#include <iostream>
#include <string>
const int N0=10;
const int N=100;
const int INF=1000000;
struct node1 
{ int w, lch, rch, parent;
}ht[2*N0-1+1];
struct node2
{ char ch;
 int start;
 int code[N0];
}hc[N0+1];
int n,root;//n为叶子的个数
void readData()
{ char ch;
int num[256]={ 0 };
 n=0;
 freopen( "huffman.in", "r", stdin);//读文本文件
 while( (ch=getchar()) != EOF )
  num[ch]++;
 for( int i=0; i<=255; i++ )
 { if( num[i] )
  { n++;
   ht[n].w=num[i];
   hc[n].ch=i;
  }
 }
}
void select1( int t, int *s1, int *s2)//用两个数来记录没有在树上的最小的两个值，从而进一步生成树。
{ int w1,w2;
 w1=w2=INF;
 for( int i=1; i<=t; i++ )
  if( ht[i].parent==0 )
   if( ht[i].w<w1 )
   { w2=w1;
    *s2=*s1;
    w1=ht[i].w;
    *s1=i;
   }
   else if( ht[i].w<w2 )
   { w2=ht[i].w;
    *s2=i;
   }
}


void createHufTreeHuCode()
{ int i, s1, s2;
 int child, parent;
 root=2*n-1;
 for( i=n+1; i<=root; i++)
 { select1(i-1, &s1, &s2 );
  ht[i].w=ht[s1].w+ht[s2].w;
  ht[i].lch=s1;
  ht[i].rch=s2;
  ht[s1].parent=ht[s2].parent=i;
 }
 for(  i=1; i<=n; i++)
 { child=i;
  while( child != root )
  { parent=ht[child].parent;
   if( ht[parent].lch==child )
    hc[i].code[hc[i].start++]=0;
   else 
    hc[i].code[hc[i].start++]=1;
   child=parent;
  }
 }

}
void txt2code()
{
 int i,j,m;
 char ch1[N+1]={0};
 freopen( "huffman.in", "r", stdin);
 for (int k=1;k<N+1;k++)
 {
  scanf("%c",&ch1[k]);
 }
 for( j=1,i=1; i<=N; i++)
 { if (ch1[i]==0)
  {
   break;
  }
  while (ch1[i]!=hc[j].ch)
  {
   if (hc[j].ch==0)
   {continue;
   }
   j++;
  }
  for( m=hc[j].start-1; m>=0; m--)
   printf("%d", hc[j].code[m]);
  j=1;
 }
}


int main()
{ 
 readData();
 createHufTreeHuCode();
 freopen("huffman.out", "w", stdout);
 txt2code();
 return 0;
}

二、译码

【题目描述】

给定2个输入文件，第1个输入文件是用于通信的英文电文，统计该电文中每个字符出现的频率，按频率左小右大的方法为这些字符建立哈夫曼(Huffamn)树，并编出每个字符的哈夫曼树码；第2个输入文件是已经按第1个输入文件的英文电文编好的哈夫曼码，输出该哈夫曼码的对应的英文电文。

 

【输入】

第1个输入文件为huffman.in是用于通信的英文电文, 第2个输入文件codeToTxt.in是已经按第1个输入文件编好的哈夫曼码。

【输出】

输出文件codeToTxt.out输出codeToTxt.in文件内容的英文电文。

 

【输入输出样例1】

huffman.in	codeToTxt.in	codeToTxt.out
aaccdddbacbcddddddd	011111011000011101001100010001111	adddaccdddbacbcdddd

【数据限制】

2<=英文电文字符数<=10000000

 

#include <iostream>
#include <string>
const int N0=10;
const int N=100;
const int INF=1000000;
struct node1 
{ int w, lch, rch, parent;
}ht[2*N0-1+1];
struct node2
{ char ch;
 int start;
 int code[N0];
}hc[N0+1];
int n,root,num[256];
void readData()
{ char ch;

 n=0;
 freopen( "huffman.in", "r", stdin);
 while( (ch=getchar()) != EOF )
  num[ch]++;//同时得到了两个东西，一个是字符，一个是个数
 for( int i=0; i<=255; i++ )
 { if( num[i] )
  { n++;
   ht[n].w=num[i];//个数
   hc[n].ch=i;//字符
  }
 }
}
void select1( int t, int *s1, int *s2)
{ int w1,w2;
 w1=w2=INF;
 for( int i=1; i<=t; i++ )
  if( ht[i].parent==0 )
   if( ht[i].w<w1 )
   { w2=w1;
    *s2=*s1;
    w1=ht[i].w;
    *s1=i;
   }
   else if( ht[i].w<w2 )
   { w2=ht[i].w;
    *s2=i;
   }
}
void createHufTreeHuCode()
{ int i, s1, s2;
 int child, parent;
 root=2*n-1;
 for( i=n+1; i<=root; i++)
 { select1( i-1, &s1, &s2 );
  ht[i].w=ht[s1].w+ht[s2].w;
  ht[i].lch=s1;
  ht[i].rch=s2;
  ht[s1].parent=ht[s2].parent=i;
 }
 for(  i=1; i<=n; i++)
 { child=i;
  while( child != root )
  { parent=ht[child].parent;
   if( ht[parent].lch==child )
    hc[i].code[hc[i].start++]=0;
   else 
    hc[i].code[hc[i].start++]=1;
   child=parent;
  }
 }

}


void code2txt()
{ char ch=0;
int i=root;
 freopen( "codeToTxt.in", "r", stdin);
 freopen("codeToTxt.out", "w", stdout);
 while( (ch=getchar()) != EOF )
 {
 
   if(ht[i].lch&&ht[i].rch)
   {if(ch=='0')
    i=ht[i].lch;
   else
    i=ht[i].rch;
   }
   if(ht[i].lch==0&&ht[i].rch==0)
   { printf("%c",hc[i].ch);
    i=root;
   }
    
 }
}


int main()
{ readData();
 createHufTreeHuCode();
 code2txt();
 return 0;
}