浅谈如何利用C++实现赫夫曼编码/译码器

现在我就来说明一下这个赫夫曼编码/译码器实现方法吧。整个项目我就用win32控制台程序写的。这样可以方便测试，排除其他麻烦。

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首先，我们来看看main函数： 

 
 
 
    
  
  
  
  1. void main()  
    2.   
  
  
  2. {  
    3.   
  
  
  3.         char choice=' ';  
    4.   
  
  
  4.         while(choice!='q')  
    5.   
  
  
  5.         {       cout<<"\n******************************"<                cout<<" 欢迎使用赫夫曼编码译码系统"<                cout<<"******************************"<                cout<<"(1)要初始化赫夫曼链表请输入'i'"<                cout<<"(2)输入要编码的字符'w'"<                cout<<"(3)要编码请输入'e'"<                cout<<"(4)要译码请输入'd'"<                cout<<"(5)要打印编码请输入'p'"<                cout<<"(6)要打印赫夫曼树请输入't'"<                cout<<"(7)要离开请输入'q'"<                if(flag==0)cout<<"\n请先初始化赫夫曼链表,输入'i'"<                cin>>choice;  
    6.   
  
  
  6.                  switch(choice)  
    7.   
  
  
  7.                  {  
    8.   
  
  
  8.                  case 'i':  
    9.   
  
  
  9.                                 Initialization();  
    10.   
  
  
  10.                                 break;  
    11.   
  
  
  11.                  case 'w':  
    12.   
  
  
  12.                                 InputCode();  
    13.   
  
  
  13.                                 break;  
    14.   
  
  
  14.                  case 'e':  
    15.   
  
  
  15.                                 Encoding();  
    16.   
  
  
  16.                                 break;  
    17.   
  
  
  17.                  case 'd':  
    18.   
  
  
  18.                                 Decoding();  
    19.   
  
  
  19.                                 break;  
    20.   
  
  
  20.                  case 'p':  
    21.   
  
  
  21.                                 Code_printing();  
    22.   
  
  
  22.                                 break;  
    23.   
  
  
  23.                  case 't':  
    24.   
  
  
  24.                                     Tree_printing(HT,2*n-1);  
    25.   
  
  
  25.                                     break;  
    26.   
  
  
  26.                  case 'q':  
    27.   
  
  
  27.                                 break;  
    28.   
  
  
  28.                  default:  
    29.   
  
  
  29.                                 cout<<"input error"<                 }   
    30.   
  
  
  30.  
    31.   
  
  
  31.         }  
    32.   
  
  
  32.        free(z);  
    33.   
  
  
  33.        free(w);  
    34.   
  
  
  34.        free(HT);  
    35.   
  
  
  35. } 
    36.

这个函数主要就是和用户交互使用。这个过程我用switch case 来实现，你们也可以选择其他的方式实现如if else ，这个就个人爱好选择。下面我们来看看初始化赫夫曼树的函数Initialization（）。

 
 
 
    
  
  
  
  1. void Initialization()  
    2.   
  
  
  2. {  
    3.   
  
  
  3.         flag=1;  
    4.   
  
  
  4.         int num;  
    5.   
  
  
  5.         int num2;  
    6.   
  
  
  6.         cout<<"下面初始化赫夫曼链表"<        cin>>num;  
    7.   
  
  
  7.         n=num;  
    8.   
  
  
  8.         w=(int*)malloc(n*sizeof(int));  
    9.   
  
  
  9.         z=(char*)malloc(n*sizeof(char));  
    10.   
  
  
  10.         cout<<"\n请依次输入"<        char base[2];  
    11.   
  
  
  11.         for(i=0;i   {  
    12.   
  
  
  12.         cout<<"第"<        gets(base);//这个地方有点小小的问题  
    13.   
  
  
  13.         *(z+i)=*base;  
    14.   
  
  
  14.         }  
    15.   
  
  
  15.         for(i=0;i<=n-1;i++)  
    16.   
  
  
  16.         {  
    17.   
  
  
  17.                 cout<        }  
    18.   
  
  
  18.         cout<<"\n请依次输入"<        for(i=0;i<=n-1;i++)  
    19.   
  
  
  19.         {  
    20.   
  
  
  20.          cout<         cin>>num2;  
    21.   
  
  
  21.          *(w+i)=num2;  
    22.   
  
  
  22.    }  
    23.   
  
  
  23.         HuffmanCoding(HT,HC,w,n);  
    24.   
  
  
  24. //------------------------打印编码-------------------------------------------  
    25.   
  
  
  25.         cout<<"字符对应的编码为:"<        for(i=1;i<=n;i++)  
    26.   
  
  
  26.         {  
    27.   
  
  
  27.                 //cout<<"字符"<<*(z+i-1)<<"的编码";  
    28.   
  
  
  28.                 puts(HC[i]);  
    29.   
  
  
  29.         }  
    30.   
  
  
  30. //--------------------------将赫夫曼编码写入文件------------------------  
    31.   
  
  
  31.         cout<<"下面将赫夫曼编码写入文件"<   
    32.   
  
  
  32.  
    33.   
  
  
  33.         FILE *hfmTree;  
    34.   
  
  
  34.         char r[]={' ','\0'};         
    35.   
  
  
  35.         if((hfmTree=fopen("hfmTree.txt","w"))==NULL)  
    36.   
  
  
  36.    {  
    37.   
  
  
  37.    cout<<"can not open file"<   return;  
    38.   
  
  
  38.    }   
    39.   
  
  
  39.  
    40.   
  
  
  40.         fputs(z,hfmTree);  
    41.   
  
  
  41.         for(i=0;i        {  
    42.   
  
  
  42.          fprintf(hfmTree,"%6d",*(w+i));  
    43.   
  
  
  43.          fputs(r,hfmTree);  
    44.   
  
  
  44.    }  
    45.   
  
  
  45.         for(i=1;i<=n;i++)  
    46.   
  
  
  46.         {  
    47.   
  
  
  47.          fputs(HC[i],hfmTree);  
    48.   
  
  
  48.          fputs(r,hfmTree);  
    49.   
  
  
  49.         }  
    50.   
  
  
  50.         fclose(hfmTree);  
    51.   
  
  
  51.         cout<<"已将字符与对应编码写入根目录下文件hfmTree.txt中"<} 
    52.

上述代码中有个小问题，已经用红色标示，这个地方获取数据的时候有一次是没有输入就直接执行的。这个疑问我一直都没想通。初始化的结果放入hfmTree.txt的文件中。

下面来看看输入要编码的字符的函数InputCode（）

 
 
 
    
  
  
  
  1. void InputCode()  
    2.   
  
  
  2. {  
    3.   
  
  
  3.     //cout<<"请输入你想要编码的字符"<    FILE *tobetran;  
    4.   
  
  
  4.     char str[100];  
    5.   
  
  
  5.     if((tobetran=fopen("tobetran.txt","w"))==NULL)  
    6.   
  
  
  6.     {  
    7.   
  
  
  7.         cout<<"不能打开文件"<        return;  
    8.   
  
  
  8.     }  
    9.   
  
  
  9.     cout<<"请输入你想要编码的字符"<    cin>>str;  
    10.   
  
  
  10.     fputs(str,tobetran);  
    11.   
  
  
  11.     cout<<"获取报文成功"<    fclose(tobetran);  
    12.   
  
  
  12. }  
    13.

这个函数里我也碰到了一个问题，cin>>str;部分一开始的时候，我是用gets代替的，不过问题就是用gets我不用输入就能直接执行完函数。这个郁闷啊。

下面来看看赫夫曼编码/译码器函数 

 
 
 
    
  
  
  
  1. //---------------------编码函数---------------------------------  
    2.   
  
  
  2. void Encoding()  
    3.   
  
  
  3. {  
    4.   
  
  
  4.         cout<<"下面对目录下文件tobetran.txt中的字符进行编码"<   
    5.   
  
  
  5.  
    6.   
  
  
  6.         FILE *tobetran,*codefile;   
    7.   
  
  
  7.  
    8.   
  
  
  8.         if((tobetran=fopen("tobetran.txt","rb"))==NULL)  
    9.   
  
  
  9.         {  
    10.   
  
  
  10.                 cout<<"不能打开文件"<        }  
    11.   
  
  
  11.         if((codefile=fopen("codefile.txt","wb"))==NULL)  
    12.   
  
  
  12.         {  
    13.   
  
  
  13.                 cout<<"不能打开文件"<        }   
    14.   
  
  
  14.  
    15.   
  
  
  15.         char *tran;  
    16.   
  
  
  16.         i=99;  
    17.   
  
  
  17.         tran=(char*)malloc(100*sizeof(char));   
    18.   
  
  
  18.  
    19.   
  
  
  19.         while(i==99)  
    20.   
  
  
  20.         {  
    21.   
  
  
  21.                 if(fgets(tran,100,tobetran)==NULL)  
    22.   
  
  
  22.                 {  
    23.   
  
  
  23.                         cout<<"不能打开文件"<                        break;  
    24.   
  
  
  24.                 }  
    25.   
  
  
  25.                 for(i=0;*(tran+i)!='\0';i++)  
    26.   
  
  
  26.                 {  
    27.   
  
  
  27.                         for(j=0;j<=n;j++)  
    28.   
  
  
  28.                         {  
    29.   
  
  
  29.                                 if(*(z+j-1)==*(tran+i))  
    30.   
  
  
  30.                                 {  
    31.   
  
  
  31.                                   fputs(HC[j],codefile);  
    32.   
  
  
  32.                                   if(j>n)  
    33.   
  
  
  33.                                   {  
    34.   
  
  
  34.                                    cout<<"字符错误，无法编码!"<                                   break;  
    35.   
  
  
  35.                                   }  
    36.   
  
  
  36.                                 }  
    37.   
  
  
  37.                         }  
    38.   
  
  
  38.                 }  
    39.   
  
  
  39.         }  
    40.   
  
  
  40.         cout<<"编码工作完成"<        fclose(tobetran);  
    41.   
  
  
  41.         fclose(codefile);  
    42.   
  
  
  42.         free(tran);  
    43.   
  
  
  43. }   
    44.   
  
  
  44.  
    45.   
  
  
  45. //-----------------译码函数---------------------------------  
    46.   
  
  
  46. void Decoding()  
    47.   
  
  
  47. {  
    48.   
  
  
  48. cout<<"下面对根目录下文件codefile.txt中的字符进行译码"<        FILE *codef,*txtfile;  
    49.   
  
  
  49.         if((txtfile=fopen("\\Textfile.txt","w"))==NULL)  
    50.   
  
  
  50.         {  
    51.   
  
  
  51.                 cout<<"不能打开文件"<        }  
    52.   
  
  
  52. //txtfile=fopen("Textfile.txt","w");  
    53.   
  
  
  53.         if ((codef=fopen("codefile.txt","r"))==NULL)  
    54.   
  
  
  54.         {  
    55.   
  
  
  55.                 cout<<"不能打开文件"<        }  
    56.   
  
  
  56. //codef=fopen("codefile.txt","r");  
    57.   
  
  
  57.    char *work,*work2,i2;  
    58.   
  
  
  58. int i4=0,i,i3;  
    59.   
  
  
  59.         unsigned long length=10000;  
    60.   
  
  
  60.         work=(char*)malloc(length*sizeof(char));  
    61.   
  
  
  61. fgets(work,length,codef);  
    62.   
  
  
  62. work2=(char*)malloc(length*sizeof(char));  
    63.   
  
  
  63. i3=2*n-1;  
    64.   
  
  
  64. for(i=0;*(work+i)!='\0';i++)  
    65.   
  
  
  65. {  
    66.   
  
  
  66.    i2=*(work+i);  
    67.   
  
  
  67.    if(HT[i3].lchild==0)   
    68.   
  
  
  68.    {  
    69.   
  
  
  69.     *(work2+i4)=*(z+i3-1);  
    70.   
  
  
  70.     i4++;  
    71.   
  
  
  71.     i3=2*n-1;  
    72.   
  
  
  72.     i--;  
    73.   
  
  
  73.    }  
    74.   
  
  
  74.    else if(i2=='0') i3=HT[i3].lchild;  
    75.   
  
  
  75.    else if(i2=='1') i3=HT[i3].rchild;  
    76.   
  
  
  76. }  
    77.   
  
  
  77. *(work2+i4)='\0';  
    78.   
  
  
  78. fputs(work2,txtfile);  
    79.   
  
  
  79. cout<<"译码完成"  
  
  
  80. free(work2);  
    81.   
  
  
  81.         fclose(txtfile);  
    82.   
  
  
  82.         fclose(codef);   
    83.   
  
  
  83.  
    84.   
  
  
  84. }  
    85.

整个赫夫曼编码/译码器实现过程也就这样了。

我没有学过数据结构，我只是看过一些资料，这里可能会有不好的地方，高手可以指点一下。

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