在電報(bào)通訊中,電文是以二進(jìn)制的0、1序列傳送的。字符集中的字符的使用頻率是不同的(比如e和t的使用較之q和z要頻繁得多),哈夫曼編碼可以使得編碼的總長最短,從而相同的位長可以傳送更多的信息。
本程序以下面的字符及使用頻率為例:
首先建立哈夫曼樹:
下面是哈夫曼編碼的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu):
程序清單如下:
#include《stdio.h》
#define n 5 //葉子數(shù)目
#define m (2*n-1) //結(jié)點(diǎn)總數(shù)
#define maxval 10000.0
#define maxsize 100 //哈夫曼編碼的最大位數(shù)
typedef struct
{
char ch;
float weight;
int lchild,rchild,parent;
}hufmtree;
typedef struct
{
char bits[n]; //位串
int start; //編碼在位串中的起始位置
char ch; //字符
}codetype;
void huffman(hufmtree tree[]);//建立哈夫曼樹
void huffmancode(codetype code[],hufmtree tree[]);//根據(jù)哈夫曼樹求出哈夫曼編碼
void decode(hufmtree tree[]);//依次讀入電文,根據(jù)哈夫曼樹譯碼
void main()
{
printf(“ ——哈夫曼編碼——\n”);
printf(“總共有%d個(gè)字符\n”,n);
hufmtree tree[m];
codetype code[n];
int i,j;//循環(huán)變量
huffman(tree);//建立哈夫曼樹
huffmancode(code,tree);//根據(jù)哈夫曼樹求出哈夫曼編碼
printf(“【輸出每個(gè)字符的哈夫曼編碼】\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(“【讀入電文,并進(jìn)行譯碼】\n”);
decode(tree);//依次讀入電文,根據(jù)哈夫曼樹譯碼
}
void huffman(hufmtree tree[])//建立哈夫曼樹
{
int i,j,p1,p2;//p1,p2分別記住每次合并時(shí)權(quán)值最小和次小的兩個(gè)根結(jié)點(diǎn)的下標(biāo)
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(“【依次讀入前%d個(gè)結(jié)點(diǎn)的字符及權(quán)值(中間用空格隔開)】\n”,n);
for(i=0;i《n;i++) //讀入前n個(gè)結(jié)點(diǎn)的字符及權(quán)值
{
printf(“輸入第%d個(gè)字符為和權(quán)值”,i+1);
scanf(“%c %f”,&c,&f);
getchar();
tree[i].ch=c;
tree[i].weight=f;
}
for(i=n;i《m;i++) //進(jìn)行n-1次合并,產(chǎn)生n-1個(gè)新結(jié)點(diǎn)
{
p1=0;p2=0;
small1=maxval;small2=maxval; //maxval是float類型的最大值
for(j=0;j《i;j++) //選出兩個(gè)權(quán)值最小的根結(jié)點(diǎn)
if(tree[j].parent==0)
if(tree[j].weight《small1)
{
small2=small1; //改變最小權(quán)、次小權(quán)及對應(yīng)的位置
small1=tree[j].weight;
p2=p1;
p1=j;
}
else
if(tree[j].weight《small2)
{
small2=tree[j].weight; //改變次小權(quán)及位置
p2=j;
}
tree[p1].parent=i;
tree[p2].parent=i;
tree[i].lchild=p1; //最小權(quán)根結(jié)點(diǎn)是新結(jié)點(diǎn)的左孩子
tree[i].rchild=p2; //次小權(quán)根結(jié)點(diǎn)是新結(jié)點(diǎn)的右孩子
tree[i].weight=tree[p1].weight+tree[p2].weight;
}
}//huffman
void huffmancode(codetype code[],hufmtree tree[])//根據(jù)哈夫曼樹求出哈夫曼編碼
//codetype code[]為求出的哈夫曼編碼
//hufmtree tree[]為已知的哈夫曼樹
{
int i,c,p;
codetype cd; //緩沖變量
for(i=0;i《n;i++)
{
cd.start=n;
cd.ch=tree[i].ch;
c=i; //從葉結(jié)點(diǎn)出發(fā)向上回溯
p=tree[i].parent; //tree[p]是tree[i]的雙親
while(p!=0)
{
cd.start--;
if(tree[p].lchild==c)
cd.bits[cd.start]=‘0’; //tree[i]是左子樹,生成代碼‘0’
else
cd.bits[cd.start]=‘1’; //tree[i]是右子樹,生成代碼‘1’
c=p;
p=tree[p].parent;
}
code[i]=cd; //第i+1個(gè)字符的編碼存入code[i]
}
}//huffmancode
void decode(hufmtree tree[])//依次讀入電文,根據(jù)哈夫曼樹譯碼
{
int i,j=0;
char b[maxsize];
char endflag=‘2’; //電文結(jié)束標(biāo)志取2
i=m-1; //從根結(jié)點(diǎn)開始往下搜索
printf(“輸入發(fā)送的編碼(以‘2’為結(jié)束標(biāo)志):”);
gets(b);
printf(“譯碼后的字符為”);
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]是葉結(jié)點(diǎn)
{
printf(“%c”,tree[i].ch);
i=m-1; //回到根結(jié)點(diǎn)
}
j++;
}
printf(“\n”);
if(tree[i].lchild!=-1&&b[j]!=‘2’) //電文讀完,但尚未到葉子結(jié)點(diǎn)
printf(“\nERROR\n”); //輸入電文有錯(cuò)
}//decode
評(píng)論
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