哈夫曼树编码与译码

这是数据结构课程综合设计的一道题目，要求实现哈夫曼编码与译码。

题目三

哈夫曼编码/译码器

     根据给定的一组电文，设计该电文的哈夫曼编码。

基本要求：

   （1）初始化(Initialization)：从终端读入字符集，大小n，随机产生包含n个字符的字符集存入文件中，然后统计每个字符出现的次数作为各字符的权值，以此建立哈夫曼树；

     （2）编码(Coding)：根据建立的哈夫曼树，对数据进行编码，然后将结果存入文件codefile中；

     （3）译码(Decoding)：利用已建好的哈夫曼树将文件codefile中的代码进行译码，结果存入文件textfile中。

测试数据要求：

     随机产生的字符要足够多，不允许手工输入。
 

【代码】

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int INF=1010100;
struct node{
char ch;
int val;//字符ch出现的次数
node *l,*r;
};
void MakeStrFile(int n)//产生随机字符串文件(仅小写)
{
ofstream fout("str.txt");
while(n--){
char ch=rand()%26+'a';
cout<<ch;
fout<<ch;
}
cout<<endl;
fout.close();
}
node* MakeTree()//构造哈夫曼树(同时生成映射数组M)
{
ifstream fin("str.txt");
int c[128]={0};//统计每隔字符出现的次数
for(char ch;fin>>ch;c[ch]++);
node *vec[26];//结点的指针
int top=0;
for
4000
(int i='a';i<='z';i++)if(c[i])
{
node *p=new node;
p->ch=i;
p->val=c[i];
p->l=p->r=NULL;
vec[top++]=p;
}
while(top>1)//构造哈夫曼树
{
for(int i=top-2;i<top;i++)//把最小的两个元素移动到末尾
{
for(int j=0;j<i;j++)
if(vec[j]->val<vec[i]->val)
swap(vec[j],vec[i]);
}
node *p=new node;
p->ch='\0';//非叶子，空字符
p->val=vec[top-1]->val + vec[top-2]->val;
p->l=vec[--top];
p->r=vec[--top];
//合并了结点
vec[top++]=p;//产生新父节点
}
return vec[0];//根节点
}
void MakeMap(node *rt,map<char,string> &Map,char s[],int deep)
{//由树产生映射Map
if(rt->ch == '\0')//非叶子
{
s[deep]='0';
MakeMap(rt->l,Map,s,deep+1);
s[deep]='1';
MakeMap(rt->r,Map,s,deep+1);
}
else //叶子
{
s[deep]='\0';
Map[rt->ch]=string(s);
cout<< rt->ch <<" "<< s <<endl;
return;
}
}
void Coding(char *str,char *code,node *rt)
{
ifstream fin(str);
ofstream fout(code);
map<char,string>M;//字符映射编码
char s[128];
cout<<"映射关系："<<endl;
MakeMap(rt,M,s,0);//由树产生映射
char ch;
cout<<"编码："<<endl;
while(fin>>ch)
{
fout<<M[ch];
cout<<M[ch];
}
cout<<endl;
}
void Decoding(char *code,char *out,node *rt)//译码
{
node *p=rt;
ifstream fin(code);
ofstream fout(out);
cout<<"译码："<<endl;
for(char ch;fin>>ch;)
{
p= ch=='0'? p->l:p->r;
if(p->ch)//叶子
{
fout<<p->ch;
cout<<p->ch;
p=rt;//回到根
}
}
cout<<endl;
}
int main()
{
srand(time(0));
int n;
cout<<"输入随机字符串长度：";
cin>>n;
MakeStrFile(n);//产生随机字符->str.txt
node *rt=MakeTree();//生成哈夫曼树
Coding("str.txt","codefile.txt",rt);//编码form str to codefile
Decoding("codefile.txt","textfile.txt",rt);//译码from codefile to textfile
}

【测试运行】：