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标题:[原创]huffman编码及译码
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风动
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[原创]huffman编码及译码

*/ --------------------------------------------------------------------------------------
*/ 出自: 编程中国 http://www.bc-cn.net
*/ 作者: 风动 E-mail:xidiankeda492@yahoo.com.cn QQ:305687910
*/ 时间: 2007-7-21 编程论坛首发
*/ 声明: 尊重作者劳动,转载请保留本段文字
*/ --------------------------------------------------------------------------------------


#include "iostream.h"
#include "math.h"
#include "stdlib.h"
#include <string.h>
#define MAXSIZE 100 //最多子叶数
#define MAXCODE 10000 //编码最大长度

typedef struct
{
char info; //关联字符信息
unsigned int weight; //每个节点的权职
unsigned int parent, lchild, rchild;
}HTNode,*HuffmanTree;

typedef char **HuffmanCode; //存储哈弗曼编码

void Select(HuffmanTree HT, int j,int &s1,int &s2)
{//选择双亲节点为0,并且最小的两个子叶节点
int i=1,m;
while(HT[i].parent!=0)
i++; //找第一个双亲节点为0的子叶结点
for(s2=s1=i;i<j;i++)
{//保证s1中的权值最小,s2次小
if(HT[i].parent==0 && HT[i].weight<HT[s1].weight)
{
s2=s1;
s1=i;
}
else if(HT[i].parent==0 && HT[i].weight>=HT[s1].weight && HT[i].weight<=HT[s2].weight)
s2=i;
while(HT[i].parent==0 && s1==s2)
{
m=i;
m++;
while(HT[m].parent!=0)
m++;
s2=m;
}
}
}
void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT, HuffmanCode &HC, int *w, int n, char *info)
{//哈弗曼编码
int i,m;
HuffmanTree p;
if(n<1) return;
m = 2*n-1;
HT = (HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));
for(p=HT+1,i=1;i<=n;++i,++p,++w,++info)
{//初始化所有已存在的子叶信息
p->info = *info;
p->weight = *w;
p->parent = 0;
p->lchild = 0;
p->rchild = 0;
}//for
for(; i<=m;++i,++p)
{//构造所需要的过度根节点
p->weight = 0;
p->parent = 0;
p->lchild = 0;
p->rchild = 0;
}//for
for(i=n+1;i<=m;++i)
{//建立哈弗曼树
int s1,s2;
Select(HT,i-1,s1,s2);
HT[s1].parent =i;
HT[s2].parent =i;
HT[i].lchild = s2;
HT[i].rchild = s1;
HT[i].weight = HT[s1].weight+HT[s2].weight;
}//for
//哈弗曼编码
HC = (HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char *));
char* cd = (char*)malloc(n*sizeof(char));
cd[n-1] = '\0';
for(i=1;i<=n;++i)
{
int f;
unsigned int c;
int start=n-1;
for(c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent)
{
if(HT[f].lchild==c)
cd[--start] = '0';
else cd[--start] = '1';
}
HC[i]=(char*)malloc((n-start)*sizeof(char));
strcpy(HC[i], &cd[start]);
}//for
free(cd);
}//HuffmanCoding

void CheckCoding(HuffmanTree HT, HuffmanCode HC, char *strcheck, int m)
{//查询哈弗曼编码信息
// char *strcopy=new char[MAXCODE];
for(int i=0; i<m; i++)
{
for(int j=1; HT[j].info != strcheck[i]; j++);
cout<<HC[j];
}
cout<<endl;
}//CheckCoding

void HuffmanTranslateCoding(HuffmanTree HT, int n,char*c)
{//译码过程
int m=2*n-1;
int i,j=0;
while(c[j]!='\0')
{
i=m;
while(HT[i].lchild && HT[i].rchild)
{
if(c[j]=='0')
i=HT[i].lchild;
else if(c[j]=='1')
i=HT[i].rchild;
j++;
}
cout<<HT[i].info;
}
cout<<endl;
}
void main()
{
int n,*w,m;
w=new int[MAXSIZE];
char *info;
char *strcheck=new char[MAXSIZE];
info=new char[MAXSIZE];
char *ch=new char[MAXSIZE];
HuffmanTree HT=new HTNode[MAXSIZE];
HuffmanCode HC=NULL;
cout<<"***********************************************************"<<endl;
cout<<"****** HuffmanCode and HUffmanTranslate ********"<<endl;
cout<<"****** 西安电子科技大学 计算机学院 030514班 ********"<<endl;
cout<<"****** 学号: 03051433 制作人:王甲楼 ********"<<endl;
cout<<"***********************************************************"<<endl;
cout<<"读入叶子节点数 n= ";
cin>>n;
for(int i=0; i<n;i++)
{
cout<<"读入第"<<i+1<<"个叶子结点的权值:";
cin>>w[i];
cout<<"读入编码字符: ";
cin>>info[i];
}
HuffmanCoding( HT, HC, w, n,info);
cout<<"读入要查询的字符串中字符个数: ";
cin>>m;
cout<<"读入要编码的字符串: ";
cin>>strcheck;
CheckCoding(HT,HC,strcheck,m);
cout<<"读入编码: "<<endl;
cin>>ch;
HuffmanTranslateCoding(HT,n,ch);
}

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2007-07-21 21:30
野比
Rank: 7Rank: 7Rank: 7
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帖 子:1627
专家分:516
注 册:2007-5-24
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存下来, 看看..
鼓励一下, 加油.


女侠,约吗?
2007-07-21 21:32
风动
Rank: 1
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帖 子:66
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谢了!请多提宝贵意见!

打框架,做需求分析---敲代码的前提
2007-08-17 01:25
caop0307
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专家分:4
注 册:2013-12-30
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得分:0 
求大神帮忙
一、二元Huffman码
在通信领域,信息编码是一种最基本的理论基础与技术手段,可以针对文字、声音、图像、视频、模型等,分为信源编码、信道编码。编码的方法有很多。1952年,一位外国人提出了一种逐个符号的编码方法,姑且称为H编码方法。其基本思想如下:
设有n个信号u1,u2,…,un,其概率分布依次为p(u1),p(u2),…,p(un),称为信号值,且满足下式:
p(u1)+p(u2)+…+p(un)=1
简记为:
 
H码的编码步骤可以简述为:
(1)    首先将n个信号按值的大小排列。
(2)    将最小的两个信号合并成一个新的信号,新信号的值为该两信号值的和,从而将原n个信号缩减为n-1个信号。
(3)    把缩减后的信号仍按值递减排列,然后再将其中最小的两个信号合并成一个新信号,这样又缩减为n-2个信号。
(4)    依此类推,直至只剩下1个信号为止。
(5)    将每次合并的两个信号分别用“0”和“1”两个符号表示。
(6)    从最后一级开始,向前返回,就得出各信号所对应的符号序列,即为各信号对应的码字。
例如:已知
 
其对应的H码如图所示:
 
再如:对
 
有两种编码过程:
  
方法(a)的具体原则是,把合并后的信号总是放在其他相同值的信号之上(或之左),方法(b)则是把合并后的信号值放在其他相同值的信号之下(或之右)。通过分析,方法(a)优于方法(b),方法(a)的方差比方法(b)的方差要小许多。
二、m元Huffman码
上面讨论的编码方法可称为二元编码,其思想可推广到m元编码。不同的只是每次把值最小的m个信号合并成一个新的信号,并分别用0,1,…,m-1等m个符号来表示。
对于m元编码,信号个数n必须满足下式:
n=(m-1)Q+m
式中:     n——信号个数
m——码元数
Q——缩减次数
对于二元码,总能找到一个Q,满足上式。但对于m元码,当n为任意正整数时,不一定能找到一个Q满足上式,此时,可以人为地增加一些值为零的信号以满足上式。然后取值最小的m个信号合并成一个新信号,并把这些信号的值相加作为该新信号的值,重新由大到小排序,再取最小的m个信号合并,如此下去。
m元的H码编码步骤如下:
(1)    验证所给n是否满足上式,若不满足,可以人为地增加一些值为零的信号,以使最后一步有m个信号;
(2)    取最小的m个符号合并成一个新信号,并分别用0,1,…,m-1给各分支赋值,把这些信号的值相加作为该新信号的值;
(3)    将新信号和剩下信号重新排序,重复(2)。
(4)    从最后一级开始,向前返回,就得出各信号所对应的符号序列,即为各信号对应的码字。
后来新加的值为零的信号,虽也赋予码字,但实际上是冗余码字,并未用上,但这样编成的码,仍是最佳的,也就是平均码长最短,如果等值信号排队时注意到顺序,则码长的方差也是最小的。
例如:
已知
 
其三元编码如下图所示:
 
四元编码如下图:
 
要求:
编写代码,设有50个信号,用二种方法,运行程序后,显现下面的参考界面:
H码编码
============
1.方法A
2.方法B
请选择(1或2 ,0:退出):
选择一个菜单后,要求输入码元数N,N取值范围为2~16。输入后,显示编码结果。
 
2013-12-31 09:29
快速回复:[原创]huffman编码及译码
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