数据结构与算法实验-（附加实验）文本串的哈夫曼编码和译码

本文主要是介绍数据结构与算法实验-（附加实验）文本串的哈夫曼编码和译码，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

文本串的哈夫曼编码和译码

哈夫曼编码是最基本的字符压缩编码。对文本进行哈夫曼编码后再进行信息通讯可以大大提高信道利用率，缩短信息传输时间，降低传输成本。但是，这要求在发送端通过一个编码系统对待传数据预先编码；在接收端将传来的数据进行译码(复原)。请设计一个程序，输入一行字符文本串（最大长度为10000个字符），构造其哈夫曼编码。根据需要（传输前）选择对字符文本进行编码（将字符文本转换为哈夫曼0-1编码），或对已编码的数据（接收后）进行译码（将0-1编码还原为字符文本）。
具体：
（1）初试化（I）：读入一行文本，根据字符分布建立哈夫曼树，构造字符的哈夫曼编码(用于编码和译码)，输出“Huffman code established!“”；
（2）编码（C）：使用得到的哈夫曼编码对原始字符文本进行编码，输出；
（3）译码（D）：:对编码后的0-1文本进行译码（还原为原来的字符文本），输出；
（4）退出（X）：结束；注：如果编码或译码时，哈夫曼编码还没建立，应提示"Huffman code does not exist!”
例如:
样例输入：
I
Welcome to the school of computer science and technology.
C
D
11011001100100001000101101110111001001011100001101110111010000001110010000101011001101111010001000101111100011100111000111110101011101000011101101101000000111011111000100111101101110001100000110100100001010011111011111101010
X
样例输出：
Huffman code established!
11011001100100001000101101110111001001011100001101110111010000001110010000101011001101111010001000101111100011100111000111110101011101000011101101101000000111011111000100111101101110001100000110100100001010011111011111101010
Welcome to the school of computer science and technology.

要注意：
string不能malloc，要用new! string不能malloc，要用new! string不能malloc，要用new!
就是因为这个，codeblocks上边可以运行通过，OJ上不行，两天的段错误啊……
建立哈夫曼树的方法：
１．找到两个权值最小的点（若权值一样，则选择前面的），然后将这两个点连接到一个“根”上（根的权值是两个点权值之和），将“根”放到原序列最后，将选择的两个点从原序列删除（原序列指删除重复字符后的给定序列）；
２．重复上述操作，直至原序列剩余一个点，将其标记为根节点。

包括空格的字符串这样输入：

getchar();
char c;
scanf("%c",&c);
int i=0;
while(c!='\n')
{str[i]=c;i++;scanf("%c",&c);}
len=i;

完整代码如下：

#pragma GCC optimize(3,"Ofast","inline")
#pragma G++ optimize(3)
#include <bits/stdc++.h>
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <fstream>
#include <algorithm>
#include <cmath>
#include <deque>
#include <vector>
#include <queue>
#include <string>
#include <cstring>
#include <map>
#include <stack>
#include <set>
#include <sstream>
using namespace std;
typedef long long ll;
typedef unsigned long long ull;
typedef pair<ll,ll> pll;
typedef pair<int,int> pii;
typedef queue<int> q_i;
typedef queue<string> q_s;
typedef queue<double> q_d;
typedef queue<ll> q_ll;
typedef queue<char> q_c;
typedef priority_queue<int> pq_i;
typedef priority_queue<string> pq_s;
typedef priority_queue<double> pq_d;
typedef priority_queue<ll> pq_ll;
typedef stack<int> s_i;
typedef stack<string> s_s;
typedef stack<double> s_d;
typedef stack<ll> s_ll;
typedef stack<char> s_c;
typedef map<ll,ll> m_ll_ll;
typedef map<int,ll> m_i_ll;
typedef map<string,ll> m_s_ll;
typedef map<char,int> m_c_i;
typedef map<char,ll> m_c_ll;
#define rep(i,l,r) for(ll i=l;i<=r;i++)
#define per(i,l,r) for(ll i=r;i>=l;i--)
#define eif else if
#define N 3005
#define mm(dp) memset(dp,0,sizeof(dp))
#define mm1(dp) memset(dp,-1,sizeof(dp))
#define mm2(dp) memset(dp,0x3f,sizeof(dp))
#define IT set<int>::iterator
#define fs(n) fixed<< setprecision(n)
#define inf 0x3f3f3f3f
const double e=2.71828182845;
const double pi = acos(-1.0);
map<char,int>mapp;
map<char,string>mapp1;
typedef struct
{string s1;int num;
}STU;
typedef struct
{string s1,s0;int num;
}STU1;
bool cmp(STU x,STU y)
{return x.num>y.num;
}
typedef struct node
{string data;struct node *left,*right;
}HuffmanTreeNode,*PtrHuffman;
class Haffman
{public:PtrHuffman head=NULL;PtrHuffman p[100005];void create1(int nm,STU *stu){int u=0;rep(i,1,nm){PtrHuffman t=new HuffmanTreeNode;t->data = stu[i].s1;t->left = t->right = NULL;p[i]= t;}rep(i,1,nm-1){int fi=inf,se=inf;int fi1=0,se1=0;rep(j,1,nm+u){if(stu[j].num>0&&stu[j].num<fi){fi=stu[j].num;fi1=j;}}rep(j,1,nm+u){if(stu[j].num>0&&stu[j].num<se&&j!=fi1){se=stu[j].num;se1=j;}}PtrHuffman q=new HuffmanTreeNode;q->data=p[fi1]->data+p[se1]->data;q->left=p[fi1];q->right=p[se1];u++;stu[nm+u].s1=stu[fi1].s1+stu[se1].s1;stu[nm+u].num=stu[fi1].num+stu[se1].num;p[nm+u]=q;stu[fi1].num=-1;stu[se1].num=-1;head=q;}}void bianli(struct node *t1,int u){if(t1==NULL)return;if(u==0)cout<<t1->data<<endl;else{cout<<u<<" ";cout<<t1->data<<endl;}bianli(t1->left,u+1);bianli(t1->right,u+1);}void bianli1(struct node *t1,char ch,string str){if(t1==NULL)return;string s1="";s1+=ch;string ss=t1->data;if(ss==s1){mapp1[ch]=str;return;}else{string s=t1->data;int len=s.size();int flag=0;rep(i,0,len){if(s[i]==ch){flag=1;break;}}if(flag==0)return;else{bianli1(t1->left,ch,str+"0");bianli1(t1->right,ch,str+"1");}}}STU1 bianli2(struct node *t1,string str){if(t1->data.size()==1){STU1 stu;stu.s1=t1->data;int len=str.size();stu.s0=str;return stu;}char ch=str[0];int len=str.size();str=str.substr(1,len-1);if(ch=='0'){return bianli2(t1->left,str);}if(ch=='1'){return bianli2(t1->right,str);}}
};
int len;
int main()
{//ios::sync_with_stdio(false);//cin.tie(0);//cout.tie(0);Haffman ha;char str[10005];int uu=0;while(1){char ch;cin>>ch;if(ch=='X')break;eif(ch=='I'){getchar();char c;scanf("%c",&c);int i=0;while(c!='\n'){str[i]=c;i++;scanf("%c",&c);}len=i;string ss="";rep(i,0,len-1){if(mapp[str[i]]==0){mapp[str[i]]=1;ss+=str[i];}eif(mapp[str[i]]!=0){mapp[str[i]]++;}}int len1=ss.size();STU stu[10005];rep(i,0,len1-1){string s0="";char c=ss[i];s0+=c;stu[i+1].s1=s0;stu[i+1].num=mapp[c];}ha.create1(len1,stu);cout<<"Huffman code established!"<<endl;uu=1;}eif(ch=='C'){if(uu==0){cout<<"Huffman code does not exist!"<<endl;}else{rep(i,0,len-1){char cc=str[i];ha.bianli1(ha.head,cc,"");cout<<mapp1[str[i]];}cout<<endl;}}eif(ch=='D'){if(uu==0){cout<<"Huffman code does not exist!"<<endl;}else{string s2;cin>>s2;while(1){if(s2=="")break;STU1 huan=ha.bianli2(ha.head,s2);cout<<huan.s1;s2=huan.s0;}cout<<endl;}}}return 0;
}