哈夫曼算法的编码译码系统

Question

实现一个哈夫曼编码系统，系统包括以下功能：

1. 字符信息统计：读取待编码的源文件SourceFile.txt，统计出现的字符及其频率。
2. 建立哈夫曼树：根据统计结果建立哈夫曼树。
3. 建立哈夫曼码表：利用得到的哈夫曼树，将各字符对应的编码表保存在文件Code.txt中。
4. 对源文件进行编码：根据哈夫曼码表，将SourceFile.txt中的字符转换成相应的编码文件ResultFile.txt。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <string.h>
#define MAXVALUE 32767 //极大值相当于无穷大
#define NODENUM 10 //叶子结点数
typedef struct
{
char data; //数据域
int weight; //结点的权值
int parent, lch, rch; //下标
}htNode,*huffmanTree;

typedef char** huffmanCode; //第一个是代表它是指针变量，说明它是数组
//第二个说明它是指针数组，代表这个char类型数组里每个元素都是*huffmanCode变量

int initHuffmanTree(huffmanTree& HT); //初始化哈夫曼树
void creatHuffmanTree(huffmanTree& HT, int n); //构建哈夫曼树
void createHuffmanCode(huffmanTree HT, huffmanCode &HC, int n); //编写哈夫曼编码
int main()
{
huffmanTree HT ;
initHuffmanTree(HT);
huffmanCode HC;
creatHuffmanTree(HT,NODENUM);
createHuffmanCode(HT,HC,NODENUM);
/for (int i = NODENUM + 1; i <= 2 * NODENUM - 1; i++)
printf("%d ", HT[i].weight);/
for (int i = 1; i <= NODENUM; i++) //遍历输出编码
{
printf("%c:\t",HT[i].data);
printf("%s\n", HC[i]);
}
return 0;
}
int initHuffmanTree(huffmanTree& HT)
{
HT = (htNode*)malloc(sizeof(htNode) * (2 * NODENUM)); //给HT分配2 * NODENUM个htNOde大小的htNode类型的数组
for (int i = 1; i <= 2 * NODENUM - 1; i++) //下标从1开始到2 * NODENUM
{
HT[i].parent = HT[i].lch = HT[i].rch = -1; //双亲和 的值都置为-1
}
printf("please input some weight!\n");
for (int i = 1; i <= NODENUM; i++) //权值只有1-n个
{
scanf("%d",&HT[i].weight); //给每个结点赋予权值
}
char c = getchar(); //这个来接收上面的回车
printf("please input some data!\n");
for (int i = 1; i <= NODENUM; i++)
{
//scanf("%c ",&HT[i].data);
char a = getchar();
if(a == '\n') //遇到回车就结束
break;
else
HT[i].data = a; //给每个结点赋予数据
}

return 1;

}

void creatHuffmanTree(huffmanTree& HT, int n)
{
if (n <= 1) //如果结点数小于等于1，不创建
return;
int min1, min2; //定义两个数，来存储每次选取最小两个结点的权值
int rnode, lnode; //定义两个下标值，来存储每次选取最小两个结点的下标
for (int i = n + 1; i <= 2 * n -1; i++) //要生成n-1个结点，所以要操作n—1次且从下标为n+1开始存储
{
int min1 = MAXVALUE; int lnode = -1; //让最小值初始化为极大值，这样叶子结点的最大值再大也不会超过这个值了
int min2 = MAXVALUE; int rnode = -1;
for (int j = 1; j <= i - 1; j++) //因为起先是在前n个中选择最小的两个结点的权值，但新生成一个后就得在前n+1个中选择最小的两个结点的权值
{ //假设n = 10 总结点数就得为19，那我们就只要比较18次就可以得出结果了，记住比较的次数比生成的总结点数少1
if (HT[j].weight < min1 && HT[j].parent == -1) //这个小于就使得当出现相同的权值时优先考虑先出现的值，可以假设下
{
min2 = min1; rnode = lnode; //碰到比min1小的，那min1的值就给第二小的min2，下标也给它
min1 = HT[j].weight; lnode = j; //然后最小的给min1，下标同理
}
else if (HT[j].weight < min2 && HT[j].parent == -1) //这是第二小的判断
{
min2 = HT[j].weight;
rnode = j;
}
}
HT[lnode].parent = HT[rnode].parent = i; //最小两个结点的parent变为生成结点的下标
HT[i].lch = lnode; HT[i].rch = rnode; //生成结点的左为最小的min1的下标，右同理
HT[i].weight = HT[lnode].weight + HT[rnode].weight; //生成结点的权值等于最小结点的权值相加
}

}

void createHuffmanCode(huffmanTree HT, huffmanCode& HC, int n)
{
HC = (huffmanCode)malloc(sizeof(huffmanCode) * n + 1); //申请n + 1个huffmanCode大小huffmanCode类型的临时空间
//因为下标是从一开始，所以我们要申请比结点多一个的结点，和哈夫曼树的结构对应，方便输出
char* cd = (char*)malloc(sizeof(char) * n); //申请n个char大小char类型的临时空间，这个临时数组记录每次遍历出来的编码
int start = 0,c = 0,f = 0; //start为cd数组记录下标，c初始为叶子结点下标，而后就是 结点的下标，f记录双亲结点的下标
cd[n - 1] = '\0'; //这个就是给printf留着的，因为printf不会生成'\0'，如果用puts就不用这句语句了
for (int i = 1; i <= n; i++) //只要叶子结点的编码
{
start = n - 1; //这句要赋值n的话，start--要写在判断后方
c = i;
f = HT[c].parent;
while (f != -1) //根节点没有双亲
{
start--;
if (HT[f].lch == c) //是左就是0，右就为1
cd[start] = '0';
else
cd[start] = '1';
c = f; f = HT[c].parent; //向根结点接近
}
HC[i] = (char*)malloc(sizeof(char) * (n - start)); //给数组里的数组申请n - start个char大小的char*类型的临时空间
strcpy(HC[i], &cd[start]); //cd里记录的编码给HC的第i个数组
}
free(cd); //释放临时空间
}
想问一问为什么输入字符后程序闪退

Answer 1

仅供参考：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
struct huffTree {
    int parent;
    int lchild;
    int rchild;
    int weight;
    string flag;
};
struct Lowest_node {
    char ch;
    int ch_num;
};
void coding(int length,huffTree *tree,int n,int &a,int &b) {
    int i;
    int r,s;

    r=s=length;
    for (i=0;i<n;i++) {
        if (tree[i].weight<r
         && tree[i].parent==-1) {
            r=tree[i].weight;
            a=i;
        }
    }
    for (i=0;i<n;i++) {
        if (tree[i].weight<s
         && i!=a
         && tree[i].parent==-1) {
            s=tree[i].weight;
            b=i;
        }
    }
}
void frequency(string str) {
    int i,j;
    int length=str.length();
    Lowest_node *node=new Lowest_node[length];

    for (i=0;i<length;i++) node[i].ch_num=0;

    int char_type_num=0;
    for (i=0;i<length;i++) {
        for (j=0;j<char_type_num;j++)
            if (str[i]==node[j].ch
            || ('a'<=node[j].ch && node[j].ch<='z'
                && str[i]+32==node[j].ch))
                break;//
        if (j<char_type_num) node[j].ch_num++;
        else {
            if ('A'<=str[i] && str[i] <= 'Z') node[j].ch=str[i]+32;
            else node[j].ch=str[i];
            node[j].ch_num++;
            char_type_num++;
        }
    }
    for (i=0;i<char_type_num;i++) {
        for (j=i;j<char_type_num;j++) {
            if (node[j].ch_num<node[j+1].ch_num) {
                int temp;
                char ch_temp;
                temp=node[j].ch_num;
                ch_temp=node[j].ch;
                node[j].ch_num=node[j+1].ch_num;
                node[j].ch=node[j+1].ch;
                node[j+1].ch_num=temp;
                node[j+1].ch=ch_temp;
            }
        }
    }
    for (i=0;i<char_type_num;i++)
        cout<<"字符"<<node[i].ch<<"出现了"<<node[i].ch_num<<"次"<<endl;
    huffTree *huff=new huffTree[2*char_type_num-1];
    huffTree temp;
    string *code=new string[2*char_type_num-1];

    for (i=0;i<2*char_type_num-1;i++) {
        huff[i].lchild=-1;
        huff[i].parent=-1;
        huff[i].rchild=-1;
        huff[i].flag=-1;
    }
    for (j=0;j<char_type_num;j++) huff[j].weight=node[j].ch_num;
    int min1,min2;
    for (int k=char_type_num;k<2*char_type_num-1;k++) {
        coding(length,huff,k,min1,min2);
        huff[min1].parent=k;
        huff[min2].parent=k;
        huff[min1].flag="0";
        huff[min2].flag="1";
        huff[k].lchild=min1;
        huff[k].rchild=min2;
        huff[k].weight=huff[min1].weight+huff[min2].weight;
    }
    for (i=0;i<char_type_num;i++) {
        temp=huff[i];
        while (1) {
            code[i]=temp.flag+code[i];
            temp=huff[temp.parent];
            if (temp.parent==-1) break;//
        }
    }
    cout<<"字符串的每个字符huffman编码为："<<endl;
    for (i=0;i<char_type_num;i++) cout<<node[i].ch<<"  "<<code[i]<<endl;
    cout<<"整个字符串的huffman编码为："<<endl;
    for (i=0;i<length;i++) {                                                                                     //S?
        for (j=0;j<char_type_num;j++) {
            if (str[i]==node[j].ch)
                cout<<code[j];
        }
    }
    delete[] node;
    node=NULL;
    delete[] huff;
    huff=NULL;
    delete[] code;
    code=NULL;
}
int main() {
    int length=0;
    string str;
    cout<<"请输入一个字符串：";
    cin>>str;
    frequency(str);
    return 0;
}
//请输入一个字符串：2333abcde
//字符3出现了3次
//字符2出现了1次
//字符a出现了1次
//字符b出现了1次
//字符c出现了1次
//字符d出现了1次
//字符e出现了1次
//字符串的每个字符huffman编码为：
//3  11
//2  000
//a  001
//b  010
//c  011
//d  100
//e  101
//整个字符串的huffman编码为：
//000111111001010011100101