利用Huffman编码进行文件的压缩与解压_【问题描述】编写一程序采用huffman编码对一个正文文件进行压缩。具体压缩方法如-优快云博客

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本文介绍了哈夫曼编码的基本思想和在数据压缩中的应用，特别是通过贪心算法构建哈夫曼树。文章详细阐述了三个关键类：HuffmanTreeNode、HuffmanTree和FileWork，分别负责节点定义、树的构建与编码以及文件的I/O操作。通过这些类实现了文件的压缩和解压过程，并提供了完整源码。结果分析显示，经过哈夫曼编码的文本文件压缩比达到了62.5%。

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哈夫曼编码是一种以哈夫曼树（最优二叉树，带权路径长度最小的二叉树）为基础的基于统计学的变长编码方式。其基本思想是：将使用次数多的代码转换成长度较短的编码，而使用次数少的采用较长的编码，并且保持编码的唯一可解性。在计算机信息处理中，经常应用于数据压缩。是一种一致性编码法（又称"熵编码法"），用于数据的无损耗压缩。
而对于Huffman编码树的构造，我们可以采用贪心算法的思想，即循环地选择具有最低频数的两个结点，生成一棵子树，直至形成树。
在这里插入图片描述
主要包括HuffmenTreeNode类、HuffmanTree类以及FileWork类，分别定义了哈夫曼编码树的节点、树的合并排序及编码还有对文件的IO操作。

1、Class HuffmanTreeNode

首先设置编码树的节点：
在这里插入图片描述
节点类的构造方法如下：

其中当读入文本时，对每个新读入的字符，构造一个新的Node类，出现频率num置为1；对于已经在缓冲区中出现的字符，则将这个字符与已经出现的字符，直接改变其频率即可。

2、Class FileWork

在这里插入图片描述
LinkedList#Encoding.readFile():读取文本文件，并将文本存放在LinkedList中返回。
void#Encoding.writeFile():将编码完成的文件写入文本。
void#Decoding.writeFile():根据编码方式，将编码文本转换回文本文件。

3、Class HuffmanTree

在这里插入图片描述
viod#initialize(LinkedList)、void#reset():将重复的节点合并、排序及编码
void#encoding_0(HuffmanTreeNode):将编码树的编码下一位置为0
void#encoding_1(HuffmanTreeNode):将编码树的编码下一位置为1

4、完整源码

package Experiment3;

import java.util.ArrayList;

public class HuffmanTreeNode {
   
    private Character val;  //节点中存储的待编码字符
    private Integer num;    //获取文本中该字符出现的频率
    private ArrayList<Integer> code;    //ArrayList<Integer>定义编码
    public HuffmanTreeNode left;    //左孩子
    public HuffmanTreeNode right;   //右孩子

    public HuffmanTreeNode(Character val,Integer num){
   
        this.val=val;
        this.num=num;
        this.code=new ArrayList<>();
    }

    public HuffmanTreeNode(HuffmanTreeNode left,HuffmanTreeNode right){
   
        val=null;
        num=left.num+right.num;
        this.left=left;
        this.right=right;
        this.code=new ArrayList<>();
    }

    public void setCode(Integer ch) {
      //以向每个节点code后置数字的形式进行编码
        this.code.add(ch);
        if(this.left!=null)
            setCode(this.left,ch);
        if(this.right!=null)
            setCode(this.right,ch);
    }

    private void setCode(HuffmanTreeNode node,Integer ch){
     //为该节点及其孩子节点编码
        node.getCode().add(ch);
        if(node.left!=null)
            setCode(node.left,ch);
        if(node.right!=null)
            setCode(node.right,ch);
    }

    public void setNum(Integer num){
   
        this.num+=num;
    }

    public Integer getNum(){
   
        return num;
    }

    public Character getVal() {
   
        return val;
    }

    public ArrayList<Integer> getCode(){
   
        return code;
    }
}

package Experiment3;

import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;

public class HuffmanTree {
   

    private LinkedList<HuffmanTreeNode