c语言构造哈夫曼信源编码,霍夫曼编码的C语言实现.doc

#include #define HuffmanTree HF

#define HuffmanCode HMC

typedef struct

{unsigned int weight;

unsigned int parent,lchild,rchild;

} HTNode,*HF;

typedef char **HMC;

typedef struct {

unsigned int s1;

unsigned int s2;

} MinCode;

void Error(char *message);

HMC HuffmanCoding(HF HT,HMC HC,unsigned int *w,unsigned int n);

MinCode Select(HF HT,unsigned int n);

void Error(char *message)

{

fprintf(stderr,"Error:%s/n",message);

exit(1);

}

HMC HuffmanCoding(HF HT,HMC HC,unsigned int *w,unsigned int n)

{

unsigned int i,s1=0,s2=0;

HF p;

char *cd;

unsigned int f,c,start,m;

MinCode min;

if(n<=1) Error("Code too small!");

m=2*n-1;

HT=(HF)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));

for(p=HT,i=0;i<=n;i++,p++,w++)

{

p->weight=*w;

p->parent=0;

p->lchild=0;

p->rchild=0;

}

for(;i<=m;i++,p++)

{

p->weight=0;

p->parent=0;

p->lchild=0;

p->rchild=0;

}

for(i=n+1;i<=m;i++)

{

min=Select(HT,i-1);

s1=min.s1;

s2=min.s2;

HT[s1].parent=i;

HT[s2].parent=i;

HT[i].lchild=s1;

HT[i].rchild=s2;

HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight;

}

printf("HT List:/n");

printf("Number/t/tweight/t/tparent/t/tlchild/t/trchild/n");

for(i=1;i<=m;i++)

printf("%d/t/t%d/t/t%d/t/t%d/t/t%d/n",

i,HT[i].weight,HT[i].parent,HT[i].lchild,HT[i].rchild);

HC=(HMC)malloc((n+1)*sizeof(char *));

cd=(char *)malloc(n*sizeof(char *));

cd[n-1]='/0';

for(i=1;i<=n;i++)

{

start=n-1;

for(c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent)

if(HT[f].lchild==c) cd[--start]='0';

else cd[--start]='1';

HC[i]=(char *)malloc((n-start)*sizeof(char *));

strcpy(HC[i],&cd[start]);

}

free(cd);

return HC;

}

void main()

{

MinCode Select(HF HT,unsigned int n);

HF HT=NULL;

HuffmanCode HC=NULL;

unsigned int *w=NULL;

unsigned int i,n;

printf("请输入节点数n:");

scanf("%d",&n);

w=(unsigned int *)malloc((n+1)*sizeof(unsigned int *));

w[0]=0;

printf("请输入权重:/n");

for(i=1;i<=n;i++)

{

printf("w[%d]=",i);

scanf("%d",&w[i]);

}

HC=HuffmanCoding(HT,HC,w,n);

printf("HMC:/n");

printf("Number/t/tWeight/t/tCode/n");

for(i=1;i<=n;i++)

printf("%d/t/t%d/t/t%s/n",i,w[i],HC[i]);

}

MinCode Select(HF HT,unsigned int n)

{

unsigned int min,secmin;

unsigned int temp;

unsigned int i,s1,s2,tempi;

MinCode code;

s1=1;s2=1;

for(i=1;i<=n;i++)

if(HT[i].parent==0)

{

min=HT[i].weight;

s1=i;

break;

}

tempi=i++;

for(;i<=n;i++)

if(HT[i].weights2)

{

temp=s1;

s1=s2;

s2=temp;

}

code.s1=s1;

code.s2=s2;

return code;

}

执行程序后显示如图1：

图1

改变节点数n的值后显示如图2：

图2

6. 霍夫曼编码的优、缺点：

优点：

(1)有效的信源编码可取得较好的冗余压缩效果。

(2)有效的信源编码可使输出码元概率均匀化。

在哈夫曼编码过程中，对缩减信源符号按概率由大到小的顺序重新排列时，应使合并后的新符号尽可能排在靠前的位置，这样可使合并后的新符号重复编码次数减少，使短码得到充分利用。

缺点：

(1)由于编码长度可变。因此译码时间较长，使得霍夫曼编码的压缩与还原相当费时。

(2)编码长度不统一，硬件实现有难度。

(3) 对不同信号源的编码效率不同，当信号源的符号概率为2的负幂次方时，达到100％的编码效率；若信号源符号的概率相等，则编码效率最低。

(4) 由于"0"与"1"的指定是任意的，故由上述过程编出的最佳码不是唯一的，但其平均码长是一样的，故不影响编码效率与数据压缩性能。