哈夫曼文件压缩实验报告.docx
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哈夫曼文件压缩实验报告.docx
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哈夫曼文件压缩实验报告
数据结构实验陈述三——哈夫曼文件压缩之蔡仲巾千创作
实验题目:
哈夫曼文件压缩
实验目标:
输入一个有10k单词的英文文档。
输出压缩后的二进制文件,并计算压缩比。
数据结构:
栈和哈夫曼树。
1.定义栈()
typedefstruct{
char*elem;
intstacksize;
inttop;}STACK;
2.定义哈夫曼树()
typedefstruct{
intweight;
intleft,right;
intparent;}HTNode;
需要的操纵有:
1.初始化栈(Initstack)
voidInitstack(STACK*s){
s->elem=(char*)malloc(sizeof(int)*1000);
s->stacksize=1000;
s->top=-1;
}
2.压栈(push)
voidpush(STACK*s,inte){
s->elem[++s->top]=e;
}
3.弹栈(pop)
voidpop(STACK*s,int*e){
if(s->top!
=-1)
*e=s->elem[s->top--];
}
4.构造哈夫曼树(Inithuffman)
voidInithuffman(intwset[n],intk,HuffTreeHT[]){//构造哈夫曼树
inti,m;
ints1,s2;
m=k*2-1;
for(i=0;i HT[i]=(HuffTree)malloc(sizeof(HTNode)); HT[i]->weight=(i wset[i]: 0); HT[i]->parent=-1; HT[i]->left=HT[i]->right=-1; } for(i=k;i select(HT,k,i,&s1,&s2);//在HT[1...i-1]中选择parent为0且weight为最小的两个结点,其下标分别为s1和s2 HT[i]->left=s1; HT[i]->right=s2; HT[i]->weight=HT[s1]->weight+HT[s2]->weight; HT[s1]->parent=HT[s2]->parent=i; } } 其中用到另一个基本操纵: 找到哈夫曼树中最小和次小的结点(select) 5.找到哈夫曼树中最小和次小的结点(select) voidselect(HuffTreeHT[255],inta,inti,int*p,int*q){ intj=0,k=0,*HT1,temp; HT1=(int*)malloc(sizeof(int)*(i-1));//存放权值 for(j=0;j if(HT[j]->parent==-1){ HT1[k]=HT[j]->weight;//把没有parent的结点的权值放在HT1中 k++; } //printf("%4d%4d%4d%4d%4d\n",HT[j]->parent,HT[j]->left,HT[j]->right,HT[j]->weight,HT1[k-1]); } j=0; while(j<2){//找到权值最小和第二小的结点 for(k=j;k<(i-(i-a)*2);k++){ if(HT1[j]>HT1[k]){ temp=HT1[k]; HT1[k]=HT1[j]; HT1[j]=temp; } } j++; } k=0; for(j=0;j if(HT[j]->parent==-1) if(HT[j]->weight==HT1[0]&&k<1){//将最小的权值赋到*p中 *p=j; k++; } j++; } for(j=0;j if(HT[j]->parent==-1) if(j! =*p) if(HT[j]->weight==HT1[1]&&k<2){//将第二小的权值赋到*q中 *q=j; k++; } j++; //printf("%4d%4d%4d%4d\n",HT[i]->parent,HT[i]->left,HT[i]->right,HT[i]->weight); } } 6.根据哈夫曼树得到各字符对应的哈夫曼编码(Huffman) voidHuffman(HuffTreeHT[2*n-1],intk,charstr[][20]){ inti,j,e,t1=0,t2=0; charc; STACKst; for(i=0;i if(HT[i]->right==-1&&HT[i]->left==-1){//找一个叶子结点 Initstack(&st); HT[i]->right=HT[i]->left==-2; j=i;//记录其下标 while(HT[j]->parent! =-1){ if(HT[HT[j]->parent]->right==j)//找到一个叶子结点,如果他是其parent结点的右结点,就将此边记为1 push(&st,'1'); else push(&st,'0');//在左边记为0 j=HT[j]->parent;//循环操纵直到到达根结点 } c=i; printf("\t%c",c);//打印此字符 for(;st.top! =-1;){ pop(&st,&e); printf("%c",e);//打印其二进制编码 str[t1][t2]=e;//将二进制编码存放在str中 t2++; } putchar('\n'); str[t1][t2]='\0'; t2=0; t1++; } } } 算法设计: 1.从文件中逐个读取字符,记录其出现次数以及文件总字符数,由此确定其频率高低。 2.根据字符频率创建哈夫曼树,然后求出哈夫曼编码。 3.将哈夫曼编码输出到另一个文件中,并统计字数,求出压缩率。 源程序 #include #include #include #definen127 typedefstruct{ intweight; intleft,right; intparent;}HTNode;//哈夫曼数组结构类型 typedefHTNode*HuffTree; typedefstruct{ char*elem; intstacksize; inttop;}STACK;//栈的结构类型 voidInitstack(STACK*s){ s->elem=(char*)malloc(sizeof(int)*1000); s->stacksize=1000; s->top=-1; }//初始化栈 voidpush(STACK*s,inte){ s->elem[++s->top]=e; }//压栈 voidpop(STACK*s,int*e){ if(s->top! =-1) *e=s->elem[s->top--]; }//弹栈 voidselect(HuffTreeHT[255],inta,inti,int*p,int*q){//找到哈夫曼树中权值最小和次小的结点并返回指针 intj=0,k=0,*HT1,temp; HT1=(int*)malloc(sizeof(int)*(i-1));//存放权值 for(j=0;j if(HT[j]->parent==-1){ HT1[k]=HT[j]->weight;//把没有parent的结点的权值放在HT1中 k++; } //printf("%4d%4d%4d%4d%4d\n",HT[j]->parent,HT[j]->left,HT[j]->right,HT[j]->weight,HT1[k-1]); } j=0; while(j<2){//找到权值最小和第二小的结点 for(k=j;k<(i-(i-a)*2);k++){ if(HT1[j]>HT1[k]){ temp=HT1[k]; HT1[k]=HT1[j]; HT1[j]=temp; } } j++; } k=0; for(j=0;j if(HT[j]->parent==-1) if(HT[j]->weight==HT1[0]&&k<1){//将最小的权值赋到*p中 *p=j; k++; } j++; } for(j=0;j if(HT[j]->parent==-1) if(j! =*p) if(HT[j]->weight==HT1[1]&&k<2){//将第二小的权值赋到*q中 *q=j; k++; } j++; //printf("%4d%4d%4d%4d\n",HT[i]->parent,HT[i]->left,HT[i]->right,HT[i]->weight); } } voidInithuffman(intwset[n],intk,HuffTreeHT[]){//构造哈夫曼树 inti,m; ints1,s2; m=k*2-1; for(i=0;i HT[i]=(HuffTree)malloc(sizeof(HTNode)); HT[i]->weight=(i wset[i]: 0); HT[i]->parent=-1; HT[i]->left=HT[i]->right=-1; } for(i=k;i select(HT,k,i,&s1,&s2);//在HT[1...i-1]中选择parent为0且weight为最小的两个结点,其下标分别为s1和s2 HT[i]->left=s1; HT[i]->right=s2; HT[i]->weight=HT[s1]->weight+HT[s2]->weight; HT[s1]->parent=HT[s2]->parent=i; } } voidHuffman(HuffTreeHT[2*n-1],intk,charstr[][20]){//根据哈夫曼树得到各字符对应的哈夫曼编码 inti,j,e,t1=0,t2=0; charc; STACKst; for(i=0;i if(HT[i]->right==-1&&HT[i]->left==-1){//找一个叶子结点 Initstack(&st); HT[i]->right=HT[i]->left==-2; j=i;//记录其下标 while(HT[j]->parent! =-1){ if(HT[HT[j]->parent]->right==j)//找到一个叶子结点,如果他是其parent结点的右结点,就将此边记为1 push(&st,'1'); else push(&st,'0');//在左边记为0 j=HT[j]->parent;//循环操纵直到到达根结点 } c=i; printf("\t%c",c);//打印此字符 for(;st.top! =-1;){ pop(&st,&e); printf("%c",e);//打印其二进制编码 str[t1][t2]=e;//将二进制编码存放在str中 t2++; } putchar('\n'); str[t1][t2]='\0'; t2=0; t1++; } } } voidmain(){ FILE*fp1,*fp2; HuffTreeHT[2*n-1]; inti=0,sum1=0,sum2=0; floatcompress; charstr[n][20]; charelem,ch; intcount[n]={0}; if((fp1=fopen("text1.txt","r"))==NULL){ printf("can'topenthefile! \n"); exit(0); } while(! feof(fp1)){//读取文件中字符 elem=fgetc(fp1); i=elem; count[i]++;//记录字符频率 } Inithuffman(count,n,HT); //for(i=0;i<253;i++) //printf("%4d%4d%4d%4d\n",HT[i]->parent,HT[i]->left,HT[i]->right,HT[i]->weight); Huffman(HT,2*n-1,str);//对文章进行哈夫曼编码 if((fp1=fopen("text1.txt","r"))==NULL){ printf("can'topenthefile! \n"); exit(0); } if((fp2=fopen("text2.txt","w"))==NULL){ printf("can'topenthefile! \n"); exit(0); } while(! feof(fp1)){ ch=fgetc(fp1);//读取text1中字符 i=ch; fputs(str[i],fp2);//将此字符的二进制编码输出到text2中 sum1++; } if((fp2=fopen("text2.txt","r"))==NULL){ printf("can'topenthefile! \n"); exit(0); } while(! feof(fp2)){ ch=fgetc(fp2); sum2++; } compress=(float)sum2/(float)(sum1*8);//压缩率 printf("\n\n原字节数: %d\n现字节数: %d\n压缩率: %.6f\n",8*sum1,sum2,compress); } 截图 输入: (自动认定为text1.txt,其中有17,278w)文件 输出结果: 1.哈夫曼树(检验建树成功) 实验总结与心得 程序较长,调试中遇到较多困难;之前写的程序,过几天就会觉得理解不是很顺畅,需要加适当注释。
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