【数据结构与算法实验】二叉树与哈夫曼图片压缩

本文介绍了一次数据结构与算法实验,通过哈夫曼编码技术对BMP格式的图片文件"Pic.bmp"进行压缩,压缩后的文件保存为"Pic.bmp.huf"。实验中涉及到了Huffman树的构建及利用该树进行图片数据的压缩处理。

使用Huffman压缩算法,对一幅BMP格式的图片文件进行压缩。图片文件名为“Pic.bmp”,压缩后保存为“Pic.bmp.huf”文件。

程序截图:
在这里插入图片描述
Main.cpp

#include"menu.h"

int main() {
   
   
	show();
	return 0;
}

meun.h

#ifndef MENU_H
#define MENU_H

void show();

#endif // !MENU_H

menu.cpp

#include"menu.h"
#include<iostream>
#include"Compress.h"
#include"global.h"
using namespace std;

void show() {
   
   
	cout << "========== Huffman 文件压缩 ==========" << endl;
	cout << "请输入文件名:";
	cin >> filename;
	if (Compress(filename) == 1)
		cout << "\n压缩完成!" << endl;
	else 
		cout << "\n压缩失败!" << endl;
	cout << endl;
	system("pause");
}

Huffman.h

#ifndef HUFFMAN_H
#define HUFFMAN_H

//Huffman树节点
typedef struct
{
   
   
	int weight;	//权值
	int parent;	//父节点
	int lchild;	//左孩子
	int rchild;	//右孩子
}HTNode, *HuffmanTree;

typedef char **HuffmanCode;		//Huffman编码

//生成Huffman树
int CreateHuffmanTree(HuffmanTree pHT, int weight[], int n);

//生成Huffman编码
int HuffmanCoding(HuffmanCode &pHC, HuffmanTree  &pHT);

void Select(HuffmanTree &HT, int i, int&s1, int&s2);

int TestHufTree(HuffmanTree pHT);
void TestHufCode(int root, HuffmanTree &pHT, HuffmanCode &pHC);

#endif

Huffman.cpp

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"Huffman.h"
#include<iostream>
#include<malloc.h>

#define OK 1
#define ERROR 0

using namespace std;

//生成Huffman树
int CreateHuffmanTree(HuffmanTree pHT, int weight[], int n) {
   
   
	int s1, s2, i;
	int m = 2 * n - 1;

	//初始化
	for (i = 1; i <= n; i++) {
   
   
		pHT[i].weight = weight[i - 1];
		pHT[i].lchild = 0;
		pHT[i].rchild = 0;
		pHT[i].parent = 0;
	}
	for (i = n + 1; i <= m; i++) {
   
   
		pHT[i].parent = 0;
		pHT[i].lchild = 0;
		pHT[i].rchild = 0;
		pHT[i].weight = 0;
	}

	for (i = n + 1; i <= m; i++)
	{
   
   
		//从pHT[1...i-1]中选择parent为0且weight最小的两个结点,其序号分别为s1和s2
		Select(pHT, i - 1, s1, s2);
		pHT[s1].parent = i;
		pHT[s2].parent = i; //修改s1和s2结点的父指针parent

		pHT[i].lchild = s1;
		pHT[i].rchild = s2; //修改i结点的左右孩子指针

		pHT[i].weight = pHT[s1].weight + pHT[s2].
1.实验目的 通过“图片压缩编码”的编程实践,学习树、遍历二叉树哈夫曼树、哈夫曼编码和他们的编程应用。 (1)掌握树的存储结构 (2)掌握二叉树的三种遍历方法 (3)掌握并理解Huffman树、Huffman编码等知识和应用 (4)掌握文件的操作 (5)使用Huffman算法实现图像压缩程序 2.实验内容 使用Huffman压缩算法,对一幅BMP格式图片文件进行压缩图片文件名为“Pic.bmp”,压缩后保存为“Pic.bmp.huf”文件使用VS2010作为开发工具,开发一个控制台程序,使用Huffman压缩算法图片文件“Pic.bmp”进行压缩。具体要求如下: (1)读取原文件,统计权值: 运行程序,输入文件名。 以“Pic.bmp文件为例。若文件存放在F盘根目录下,输入文件完整路径“F:\Pic.bmp”。按回车结束。以字节流的方式,只读打“Pic.bmp文件。 逐字节读取文件,统计文件中256种字节重复的次数,保存到一个数组中int weight[256]中。 (2)生成Huffman树 根据(1)中统计的结果,构建Huffman树。定义一个结构体来记录每个节点的权值、父节点、左孩子和右孩子。使用结构体数组来存储这个Huffman树。 (3)生成Huffman编码 遍历(2)中生成的Huffman树,记录256个叶子节点的Huffman编码,保存在字符串数组中。 (4)压缩文件 使用Huffman编码对原文件中的字节重新编码,获得压缩后的文件数据。 (5)保存压缩文件 将编码过的数据,保存到文件“Pic.bmp.huf”中。
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