huffman.cpp

老问题

/*
 *Beijing Jiaotong University CIT_2003 JK0309 Copyright@2005
 */

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

#define MAX_SINGLECODE_LEN 10          //单个字符最大码长
#define MAX_STRING_LEN 1000            //要编码的字符串的最大长度
#define MAX_CODESTRING_LEN 10000       //产生的二进制码的最大长度
#define MAX_WORDS 1000                 //要编码的字符串中字符种数最大值
#define END_TREE 9999                  //树部分存储的结束符
#define PATH_LEN 50                    //路径串最大长度

/*****哈夫曼树结构定义*****/
typedef struct Huffmantree{
    char ch;                           //字符
    int  weight;                       //结点权值
    int  mark;                         //标记是否加入树中
    struct Huffmantree *parent,*lchild,*rchild,*next;
}HTNode,*LinkTree;

/*****编码表结构定义*****/
typedef struct{
    char ch;                           //字符部分
    char code[MAX_SINGLECODE_LEN];     //编码部分
}CodeDictionary;

/*********函数声明*********/
LinkTree setWeight(char *);
LinkTree sortNode(LinkTree);
LinkTree createHTree(LinkTree);
void codeHTree(LinkTree,CodeDictionary *);
void decodeHTree(LinkTree,char *,char *);
void deleteNode(LinkTree);
void compressString(char *s,CodeDictionary *,char *);
void readFile(char *);
void writeFile(char *);
void readCode(LinkTree,char *);
void writeCode(LinkTree,char *);
void menu();

/*主函数*/
int main(){
    char choice;                       //菜单选择变量
    char string[MAX_STRING_LEN];       //保存从文件中读取的内容
    LinkTree temp;                     //保存赋了权值的表
    LinkTree ht;                       //保存排序后的表
    LinkTree htcopy,tempcopy;          //表备份
    LinkTree htree;                    //保存哈夫曼树
    LinkTree ptr=NULL;
    CodeDictionary codedictionary[MAX_WORDS];    //编码字典
    char codestring[MAX_CODESTRING_LEN];         //保存0-1形的代码串     
    char codestring2[MAX_CODESTRING_LEN];        //保存0-1形的代码串
    LinkTree ht2;                       //保存读取的树
    LinkTree htree2;                    //保存排序后的表
    char filestring[MAX_STRING_LEN];    //解码后要写入文件中的内容

    if((ht2=(LinkTree)malloc(sizeof(HTNode)))==NULL)//创建链表的头结点
    {
        printf("内存分配失败！");
        getch();
        exit(0);
    }
    ht2->next=NULL;

    while(1)
    {
        menu();                        //调入主菜单
        choice=getch();                //读入用户选项
        switch(choice)                 //判断用户选择
        {
            case 'c':
            case 'C':
                printf("\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n");
                printf("\n您选择了文件编码方式!\n\n");
                readFile(string);                //读取要编码的文件（字符串）
                temp=setWeight(string);          //得到有权值的表
                tempcopy=setWeight(string);
                ht=sortNode(temp);               //按权值排序后的表
                htcopy=sortNode(tempcopy);       //用于记录解码树
                htree=createHTree(ht);           //得到哈夫曼树
                codeHTree(htree,codedictionary); //哈夫曼编码
                compressString(string,codedictionary,codestring);//压缩为0-1码
                writeCode(htcopy,codestring);    //将解码树和0-1码保存                
                deleteNode(htree);               //释放空间*/
                break;
            case 'd':
            case 'D':
                printf("\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n");
                printf("\n您选择了文件解码方式!\n\n");
                readCode(ht2,codestring2);       //读取要解码的0-1码
                htree2=createHTree(ht2);         //得到哈夫曼树
                codeHTree(htree2,codedictionary);//哈夫曼编码
                decodeHTree(htree2,codestring2,filestring);//解码
                writeFile(filestring);           //将解码文件保存
                deleteNode(htree2);              //释放空间
                break;
            case 'q':
            case 'Q':
                exit(0);                         //退出程序
        }
    }
}


/*
 *整理输入的字符串，统计每个字符在数组中出现的次数，作为其权值
 */
LinkTree setWeight(char *string)
{
    int i=0;                                     //文件字符串下标
    LinkTree tree;                               //头指针
    LinkTree ptr,beforeptr;                      //创建指针与其前驱
    HTNode *node;
    
    if((tree=(LinkTree)malloc(sizeof(HTNode)))==NULL)//创建链表的头结点
        return NULL;
    tree->next=NULL;
    
    for(i=0;string[i]!='\0';i++)
    {    
        ptr=tree;
        beforeptr=tree;
        
        if((node=(HTNode *)malloc(sizeof(HTNode)))==NULL)
            return NULL;
        node->next=NULL;
        node->parent=NULL;
        node->lchild=NULL;
        node->rchild=NULL;
        node->mark=0;
        node->ch=string[i];
        node->weight=1;
        
        if(tree->next==NULL)                     //如果是第一个非头结点
            tree->next=node;
        else
        {    
            ptr=tree->next;
            while(ptr&&ptr->ch!=node->ch)        //查找相同字符
            {    
                ptr=ptr->next;
                beforeptr=beforeptr->next;
            }
            if(ptr&&ptr->ch==node->ch)           //如果链表中某结点的字符与新结点的字符相同
            {    
                ptr->weight++;                   //将该结点的权加一  
                free(node);    
            }
            else                                 //将新结点插入链表后
            {    
                node->next=beforeptr->next;
                beforeptr->next=node;
            }
        }
    }
    return tree;                                 //返回头指针
}

/*
 *将整理完的字符串（带权链表）按出现次数从小到大的顺序排列
 */
LinkTree sortNode(LinkTree tree)
{    
    LinkTree head;                               //头指针
    LinkTree ph,beforeph;                        //创建指针及其前驱
    LinkTree pt;
    
    if((head=(LinkTree)malloc(sizeof(HTNode)))==NULL)//创建新链表的头结点
        return NULL;
    head->next=NULL;
    
    ph=head;
    beforeph=head;
    
    while(tree->next)
    {    
        pt=tree->next;                           //取被操作链表的头结点
        tree->next=pt->next;
        pt->next=NULL;
        
        ph=head->next;
        beforeph=head;
        
        if(head->next==NULL)
            head->next=pt;                       //创建当前操作链表头结点
        else
        {
            while(ph&&ph->weight<pt->weight)     //将被操作结点插入相应位置
            {    
                ph=ph->next;
                beforeph=beforeph->next;
            }
            pt->next=beforeph->next;
            beforeph->next=pt;
        }
    }
    free(tree);
    return head;                                 //返回排序后的头指针
}

/*
 *用排完序的字符串建立哈夫曼树
 */
LinkTree createHTree(LinkTree tree)
{   
    LinkTree p,q,beforep;
    HTNode *newnode;
    
    for(p=tree->next,q=p->next;p!=NULL&&q!=NULL;p=tree->next,q=p->next)
                                                 //p、q初值为头结点后的两个结点，即最小权结点
    {
        tree->next=q->next;
        q->next=NULL;
        p->next=NULL;
        
        if((newnode=(HTNode *)malloc(sizeof(HTNode)))==NULL)
                                                 //申请新结点作为哈夫曼树的中间结点
            return NULL;
        newnode->next=NULL;
        newnode->mark=0;
        
        newnode->lchild=p;                       //取链表头结点后的两个结点作为新结点的左、右孩子
        newnode->rchild=q;
        p->parent=newnode;
        q->parent=newnode;
        newnode->weight=p->weight+q->weight;     //权值相加
        
        p=tree->next;
        beforep=tree;
        
        if(p!=NULL&&p->weight>=newnode->weight)
        {
            newnode->next=beforep->next;         //将新结点插入原链表的相应位置
            beforep->next=newnode;    
        }
        else
        {
            while(p!=NULL&&p->weight<newnode->weight)
            {    
                p=p->next;
                beforep=beforep->next;
            }
            newnode->next=beforep->next;
            beforep->next=newnode;
        }
    }
    return (tree->next);
}

/*
 *对哈夫曼树进行编码
 */
void codeHTree(LinkTree tree,CodeDictionary *codedictionary)
{   
    int index=0,k=0;
    char code[MAX_SINGLECODE_LEN];               //用于统计每个字符的哈夫曼编码
    LinkTree ptr=tree;                           //从树的根结点开始

    if(ptr==NULL)
    {
        printf("要进行编码的文件为空!\n");
        //exit(0);
    }
    else
    {
        while(ptr->lchild&&ptr->rchild&&ptr->mark==0)
        {
            while(ptr->lchild&&ptr->lchild->mark==0)
            {
                code[index++]='0';               //左支路编码为0
                ptr=ptr->lchild;
                if(!ptr->lchild&&!ptr->rchild)   //如果没有左右孩子，即叶子结点
                {
                    ptr->mark=1;                 //作标记，表明该字符已被编码
                    code[index]='\0';            //编码0-1字符串结束
                    codedictionary[k].ch=ptr->ch;//给字典赋字符值
                    for(index=0;code[index]!='\0';index++)
                        codedictionary[k].code[index]=code[index];//给字典赋码值
                    codedictionary[k].code[index]='\0';
                    k++;