C语言-数据结构-哈夫曼编码-Huffman-源代码

来源：互联网发布：nginx 反向代理配置项编辑：程序博客网时间：2024/05/27 20:40
1. 目标
读取一段字符，生成哈夫曼编码，并输出。如下所示：
2. 代码结构
2.1 统计各个字符出现的次数，并排序；
2.2 根据生成的哈夫曼树，生成哈夫曼编码；
3. 源代码
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#define title "------------------------------Life is a fight!------------------------------------"#define queueSize_Max 256 //队列的最大长度#define code_Max 256 //编码的最大长度/**************************************//*定义Huffman Tree节点                *//*其中symbol记录节点存储的字符        *//*left, right指向左右子节点           *//**************************************/typedef struct hfmTreeNode{    int symbol;    struct hfmTreeNode *left;    struct hfmTreeNode *right;} hfmTreeNode, *phTreeNode;/**************************************//*定义一个指向Huffman Tree的根节点    *//**************************************/typedef struct hHfmTreeNode{    hfmTreeNode* rootNode;} hHfmTreeNode;/**************************************//*定义队列的节点                      *//*ptr是一个指向phTreeNode的指针，     *//*主要是方便后续建立Huffman Treee     *//*Count记录字符出现的频次，           *//*next指向下一个节点                  *//**************************************/typedef struct queueNode{    phTreeNode ptr;    int count;    struct queueNode *next;} queueNode, *ptrQueue;/**************************************//*定义指向queueNode的头节点           *//*其中size记录节点的数量              *//*first指向queueNode的第一个节点      *//**************************************/typedef struct hQueueNode{    int size;    ptrQueue first;} hQueueNode;/**************************************//*定义指向记录编码的table节点         *//*symble为字符，code指向对应的编码    *//*next用来指向下一个节点              *//**************************************/typedef struct tableNode{    char symbol;    char* code;    struct tableNode *next;} tableNode;/**************************************//*定义指向tableNode的头节点           *//*first标记第一个节点                 *//*last指向最后一个节点                *//**************************************/typedef struct hdTableNode{    tableNode *first;    tableNode *last;} hdTableNode;/**************************************//*对队列进行初始，添加一个头节点      *//*其中size记录节点的数量              *//*first指向queue节点                  *//**************************************/void initQueue(hQueueNode** hQueue){    *hQueue=(hQueueNode*)malloc(sizeof(hQueueNode));    (*hQueue)->size=0;    (*hQueue)->first=NULL;}void addQueueNode(hQueueNode **hQueue,hfmTreeNode *hNode,int count)//新建一个队列节点并按统计的结果从小到大的顺序加入队列{    queueNode *qNode=NULL;    if((*hQueue)->size==queueSize_Max)//队列规模检查，正常情况下不会出现    {        printf("\nERR: The queue is full!!!");    }    else    //如果正常，则按照从小到大的顺序，寻找正确的位置插入节点    {        if(0==(*hQueue)->size)//如果是添加的第一个节点，直接添加即可        {            qNode=(queueNode*)malloc(sizeof(queueNode));            (*hQueue)->first=qNode;            qNode->count=count;            qNode->ptr=hNode;            qNode->next=NULL;            (*hQueue)->size++;        }        else if(count<(*hQueue)->first->count)//如果要添加的字符的统计数量小于现有最小的，则直接放在第一个节点处        {            qNode=(queueNode*)malloc(sizeof(queueNode));            qNode->next=(*hQueue)->first;            (*hQueue)->first=qNode;            qNode->count=count;            qNode->ptr=hNode;            (*hQueue)->size++;        }        else    //对于第三类情况，则需要遍历队列，直到寻找到合适的位置        {            queueNode* p=(*hQueue)->first;            qNode=(queueNode*)malloc(sizeof(queueNode));            qNode->count=count;            qNode->ptr=hNode;            (*hQueue)->size++;            while(p->next!=NULL && count>=p->next->count)                p=p->next;            qNode->next=p->next;            p->next=qNode;        }    }}hfmTreeNode* getHfmTreeNode(hQueueNode* hQueue){    hfmTreeNode* getNode;    if(hQueue->size>0)    {        getNode=hQueue->first->ptr;        hQueue->first=hQueue->first->next;        hQueue->size--;    }    else    {        printf("\nERR: Can't get a node\n");    }    return getNode;}hHfmTreeNode* crtHfmTree(hQueueNode** hQueue){    int count=0;    hfmTreeNode *left, *right;    while((*hQueue)->size>1)    {        count=(*hQueue)->first->count+(*hQueue)->first->next->count;        left=getHfmTreeNode(*hQueue);        right=getHfmTreeNode(*hQueue);        hfmTreeNode *newNode=(hfmTreeNode*)malloc(sizeof(hfmTreeNode));        newNode->left=left;        newNode->right=right;        addQueueNode(hQueue,newNode,count);    }    hHfmTreeNode* tree=(hHfmTreeNode*)malloc(sizeof(hHfmTreeNode));    tree->rootNode=getHfmTreeNode(*hQueue);    return tree;}hHfmTreeNode* creatTree(void){    FILE *ifile;    int *countArray;    char c;    int i;    countArray=(int*)malloc(sizeof(int)*256);//分配空间用于存储各字符出现的次数,并初始化为零    for(i=0;i<256;i++)    {        countArray[i]=0;    }    ifile=fopen("D://1.txt","r");    if(!ifile)  //检查文件是否打开成功        printf("Can't open the file\n");    else        {            while((c=getc(ifile))!=EOF)            {                countArray[(unsigned int)c]++;                printf("%c", c);            }            fclose(ifile);        }    hQueueNode *hQueue;    initQueue(&hQueue);    for(i=0;i<256;i++)    {        if(countArray[i])        {            //printf("%c %d\n",i, countArray[i] );            hfmTreeNode *hNode=(hfmTreeNode*)malloc(sizeof(hfmTreeNode));//创建一个树节点，并初始化（用来对应队列queueNode中的ptr）            hNode->symbol=(char)i;            hNode->left=NULL;            hNode->right=NULL;            addQueueNode(&hQueue,hNode,countArray[i]);//将该节点插入队列中的适当位置（按统计的结果，从小到大排列）        }    }    free(countArray);//释放不用的内存    queueNode* q=hQueue->first;    printf("\n");    do    {        printf("\n%c %d",q->ptr->symbol, q->count);        q=q->next;    }    while(q!=NULL);    //printf("%d",hQueue->size);    hHfmTreeNode *tree=crtHfmTree(&hQueue);    return tree;}void traverseTree( hdTableNode** table, hfmTreeNode* tree, char* code, int k){    if(tree->left==NULL && tree->right==NULL)   //递归结束检查，即找到叶子节点    {        code[k]='\0';   //添加字符串结束标记        tableNode *tNode=(tableNode*)malloc(sizeof(tableNode)); //创建一个节点，并将其添加到table链表中        tNode->code=(char*)malloc(sizeof(char)*256+1);        strcpy(tNode->code,code);        tNode->symbol=tree->symbol;        tNode->next=NULL;        if((*table)->first==NULL)   //如果是第一个节点，直接添加即可， 否则添加到尾部即可        {            (*table)->first=tNode;            (*table)->last=tNode;        }        else        {            (*table)->last->next=tNode;            (*table)->last=tNode;        }    }    if(tree->left!=NULL)    //向左边递归，并记录编码为0    {        code[k]='0';        traverseTree(table,tree->left, code, k+1);    }    if(tree->right!=NULL)   //向右边递归，并记录编码为1    {        code[k]='1';        traverseTree(table, tree->right, code, k+1);    }}hdTableNode* crtTable(hHfmTreeNode* hfmTree){    hdTableNode* hdTable=(hdTableNode*)malloc(sizeof(hdTableNode));    hdTable->first=NULL;    hdTable->last=NULL;    char code[code_Max];    int k=0; //记录树的层级    traverseTree(&hdTable, hfmTree->rootNode, code, k);    return hdTable;}int main(void){    hHfmTreeNode* tree;    hdTableNode* table;    printf("%s\n\n\n",title);    tree=creatTree();    table=crtTable(tree);    int i=0, j=0;    tableNode* t=table->first;    char* s=t->code;    printf("\n\n*************************************************************************************\n");    printf("The Huffman code is:\n");    while(t!=NULL)    {        for(i=0;i<257;i++)        {            if((*s)!='\0')            {                printf("%c",*s);                s++;            }        }            printf("%8c\n",t->symbol);            t=t->next;            if(t)                s=t->code;    }}
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