哈夫曼编码与解码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<conio.h>

#define MAXNUM 60

typedef struct
{
    char ch;
    int weight; //权值，这个字符出现的频率
    int parent;
    int left;
    int right;
}HuffNode;

typedef struct
{
    char code[MAXNUM];
    int start;
}HuffCode;

HuffNode ht[MAXNUM*2]; //存放哈夫曼树

HuffCode hcd[MAXNUM];  //存放ht数组中对应的字符的编码

int n;                 //字符的个数

//初始化哈夫曼树ht
void initHt()
{
    FILE * fp;
    char ch;
    int i=0;
    //从文件document/character.txt中读出要编码的字符和权值
    if((fp=fopen("document/character.txt","r"))==NULL){
        printf("can not open the file character.txt");
        exit(0);
    }
    ht[i].left=ht[i].right=ht[i].parent=-1;
    while((ch=fgetc(fp))!=EOF){
        if(ch=='
'){
            i++;
            ht[i].left=ht[i].right=ht[i].parent=-1;        
        }
        else if((ch>='a' && ch<='z')||(ch>='A' && ch<='Z'))
            ht[i].ch=ch;
        else if(ch>='0'&&ch<='9')
            ht[i].weight=ht[i].weight*10+ch-'0';
    }
    n=i+1;
    if(fclose(fp)){
        printf("can not close the file character.txt");
        exit(0);
    }
}

//构造哈夫曼树,看成有n棵树，选择权值最小的两棵树合并
void createHuffTree()
{

    int i=0,k;
    int minI,minJ;
    int f=0;
    minI=minJ=-1; //minI<minJ
    for(k=n;k<2*n-1;k++){
        //寻找ht中权值最小且无父结点的两个结点
        i=0;
        f=0;
        while(ht[i].ch!=''){
            if(ht[i].parent==-1){
                if(f==0){
                    minI=i;
                      f++;
                }else if(f==1){
                    if(ht[i].weight<ht[minI].weight){
                        minJ=minI;
                        minI=i;
                    }else
                        minJ=i;
                    f++;
                }else{
                    if(ht[i].weight<ht[minI].weight){
                        minJ=minI;
                        minI=i;
                    }else if(ht[i].weight<ht[minJ].weight)
                        minJ=i;
                }
            }
            i++;
        }
        //合并两个结点
        ht[k].ch='#';
        ht[k].left=minI;
        ht[k].right=minJ;
        ht[k].weight=ht[minI].weight+ht[minJ].weight;
        ht[k].parent=-1;
        ht[minI].parent=ht[minJ].parent=k;
    }
}

//将一个字符串反转
void reverse(char *str)
{
    int i,j;
    char ch;
    for(i=0,j=strlen(str)-1;i<j;i++,j--){
        ch=str[i];
        str[i]=str[j];
        str[j]=ch;
    }
}

//哈夫曼编码，通过父节点从下往上找
void createHuffCode()
{
    int i,j,length;
    FILE * fp;
    for(i=0;i<n;i++){
        length=0;
        j=i;
        //给每个字符进行编码
        while(ht[j].parent!=-1){
            if(ht[ht[j].parent].left==j){
                hcd[i].code[length++]=0+'0';
            }else
                hcd[i].code[length++]=1+'0';
            j=ht[j].parent;
        }

        hcd[i].start=hcd[i].code[length-1]-'0';
        hcd[i].code[length]='';
        reverse(hcd[i].code);
    }
    //把hcd字符编码写入文件document/code.txt中
    if((fp=fopen("document/code.txt","w"))==NULL){
        printf("can not open the file character.txt");
        exit(0);
    }
    for(i=0;i<n;i++){
        fputc(ht[i].ch,fp);
        fputs("    ",fp);
        fputs(hcd[i].code,fp);
        fputc('
',fp);
    }
    if(fclose(fp)){
        printf("can not close the file character.txt");
        exit(0);
    }
}

//哈夫曼解码，每次都从根节点开始搜索
int releaseHuffCode(char *str,char* code)
{
    int root=2*n-2;
    int length=0,i=0;
    while(code[i]){
        if(code[i]=='0'+0)
            root=ht[root].left;
        else if(code[i]=='0'+1)
            root=ht[root].right;
        else
            return 0;
        if(ht[root].left==-1 && ht[root].right==-1){
            str[length++]=ht[root].ch;
            root=2*n-2;
        }
        i++;
    }
    str[length]='';
    if(root==2*n-2)
        return 1;
    return 0;
}

//用户输入编码字符
void encode()
{
    int i=0,j,f=1;
    char str[50];
    char code[500]={''};
    printf("
请输入要编码的字符串(length<50)
");
    scanf("%s",str);
    while(str[i]){
        if((str[i]>='a'&&str[i]<='z')||(str[i]>='A'&&str[i]<='Z')){
            for(j=0;j<n;j++)
                if(str[i]==ht[j].ch){
                    strcat(code,hcd[j].code);
                    break;
            }
            i++;
        }else{
            f=0;
            break;
        }
    }
    if(f)
        puts(code);
    else
        printf("你输入的字符串错误！
");
    printf("按任意键后重新选择！
");
    getch();
}

//用户输入解码字串
void  decode()
{
    char str[50];
    char code[500];
    printf("
请输入要解码的字串(用0和1表示)
");
    scanf("%s",code);
    if(releaseHuffCode(str,code))
        puts(str);
    else
        printf("你输入的字串错误！
");
    
    printf("按任意键后重新选择！
");
    getch();
}

//主函数
void main()
{
    int choice=1;
    initHt();
    createHuffTree();
    createHuffCode();
    while(choice){
         system("cls"); 
       printf("/****************哈夫曼编码与解码*********************/
");
       printf(" 在document/character.txt 文件中存放着各个字母的权值
");
       printf(" 程序从中读出各个字母的权值构造哈夫曼树并进行编码
");
       printf(" 各个字符的编码存在document/code.txt文件中
");
       printf("/*****************************************************/
");
       printf("
请输入你的选择：1 ---- 编码  2 ---- 解码  0 ---- 退出
");
       scanf("%d",&choice);
       switch(choice){
       case 1: 
           encode();
           break;
       case 2: 
           decode();
           break;
       case 0: 
           printf("谢谢使用！
");
           break;
       default:
           choice=1;
           printf("你的输入错误！按任意键后重新输入！
");
           getch();
           break;
       }
   }
}