C语言哈夫曼编译码器（文件 *** 作）

C语言哈夫曼编/译码器（文件 *** 作）

这是一道数据结构的实验题。 

实验三&四  哈夫曼编/译码器

一、实验目的

掌握哈夫曼编码基本运算以及存储结构表示。

二、实验内容：

1. 系统要求包含以下功能

1）初始化：从终端读入字符集大小n，以及n个字符和n个权值（或者读入字符集和频度数据文件），建立哈夫曼树，并将哈夫曼树存入到文件HfmTree中。

2）编码：利用已建好的哈夫曼树（如果不在内存中，则从文件中读入），从文件ToBeTran中读入原文，对原文进行编码，将编码后的结果存入文件CodeFile中。

3）译码：利用已建好的哈夫曼树将文件CodeFile中的代码进行译码，结果存入文件TextFile中。

4）打印：打印输出哈夫曼树，显示ToBeTran, TextFile和CodeFile文件的内容。

三、实验要求：

1. 能在机器上正确运行程序；

2． 用户界面友好。

四、测试数据：

1. 字符集和频度数据(建树依据)

字符

空格

A

B

C

D

E

F

G

H

频度

186

64

13

22

32

103

21

15

47

字符

I

J

K

L

M

N

O

P

Q

频度

57

1

5

32

20

57

63

15

1

字符

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

频度

48

51

80

23

8

18

1

16

1

1. 原文内容“THIS IS MY PROGRAM

#define OK 1
#define ERROR 0
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1


#include
#include
#include

typedef struct {
	int weight;
	int parent, lchild, rchild;
	char value;
} HTNode, * HuffmanTree;

typedef char** HuffmanCode;

int m;//赫夫曼树节点数

void Select(HuffmanTree HT, int n, int& s1, int& s2) {
	int min = n;
	for (int i = 1; i <= n; i++)
	{
		if (HT[i].parent != 0) continue;
		else {
			if (HT[i].weight <= HT[min].weight) min = i;
		}
	}
	s1 = min; min = 1;
	while (HT[min].parent != 0 || min == s1) min++;
	for (int i = 1; i <= n; i++)
	{
		if (HT[i].parent != 0||i==s1) continue;
		else {
			if (HT[i].weight <= HT[min].weight) min = i;
		}
	}
	s2 = min;
}

void HuffmanCoding(HuffmanTree& HT, HuffmanCode& HC, int* w, int n,char *c) {
	FILE* fp1, * fp2;
	int f,i;
	fp1 = fopen("HfmTree.txt", "w+");
	fp2 = fopen("CodeFile.txt", "w+");
	HuffmanTree p;
	if (n <= 1) return;
	m = 2 * n - 1;
	HT = (HuffmanTree)malloc((m + 1) * sizeof(HTNode));//0号单元未用
	for (p = HT + 1, i = 1; i <= n; ++i, ++p, ++w,++c) *p = { *w,0,0,0,*c };
	for (; i <= m; ++i, ++p) *p = { 0,0,0,0,'0' };
	for (i = n + 1; i <= m; ++i) {//建赫夫曼树
	//在HT[1..i-1]选择parent为0且weight最小的两个结点，其序号分别为s1，s2
		int s1, s2;
		Select(HT, i - 1, s1, s2);
		//printf("%dt%dt%dt%dn", HT[s1].weight, HT[s2].weight,s1,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;
	}
	for (int i = 1; i <= m; i++) {
		fprintf(fp1, "%d  %ctt%dt%dt%dt%dn",i,HT[i].value, HT[i].weight, HT[i].parent, HT[i].lchild, HT[i].rchild);
	}
	fclose(fp1);
	//从叶子到根逆向求每个字符的赫夫曼编码
	HC = (HuffmanCode)malloc((n + 1) * sizeof(char*));//分配n个字符编码的头指针向量
	char* cd = (char*)malloc(n * sizeof(char));//分配求编码的工作空间
	cd[n - 1] = '';
	for (i = 1; i <= n; ++i) {
		int start = n - 1;
		for (int 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));//为第i个字符编码分配空间
		strcpy(HC[i], &cd[start]);
	}
	free(cd);
	for (int i = 1; i <= n ; i++)
	{
		 fprintf(fp2,"%cttt",HT[i].value);fputs(HC[i], fp2); fprintf(fp2, "n");
	}
	fclose(fp2);
}

void Encrypt(HuffmanTree HT,HuffmanCode HC)
{
	char a[40],c,mood;
	FILE* fp2, * fp4;
	if ((fp2 = fopen("ToBeTran.txt", "w+")) == NULL) {
		printf("无法打开待加密的文件！n");

	}
	else {
		printf("请输入待加密的内容(以'#'结束)：n");
		rewind(stdin);
		mood = getchar();
		while (mood != '#')
		{	
			
			fprintf(fp2, "%c", mood);
			mood = getchar();
		}
		rewind(fp2);
		fgets(a, 30, fp2);
		if ((fp4 = fopen("Result.txt", "w+")) == NULL) printf("无法打开加密结果文件！n");
		else {
			for (int i = 0; a[i] != ''; i++) {
				for (int j = 1; j <= 27; j++)
				{
					if (a[i] == HT[j].value) fputs(HC[j], fp4);
				}
				
			}
			rewind(fp2);
			printf("待加密文件的内容：n");
			c = fgetc(fp2);
			while (c != EOF)
			{
				putchar(c);
				c = fgetc(fp2);
			}
			
		}
		printf("n加密的结果：n");
		rewind(fp4);
		c = fgetc(fp4);
		while (c != EOF)
		{
			putchar(c);
			c = fgetc(fp4);
		}
		fclose(fp4);
	}
	fclose(fp2);
}

void Translate(HuffmanTree HT)
{
	FILE* fp1,*fp2;
	char c;
	int i=m;
	if ((fp1 = fopen("Result.txt", "r")) == NULL) printf("无法打开待翻译文件！n");
	if ((fp2 = fopen("TextFile.txt", "w+")) == NULL) printf("无法打翻译结果文件！n");
	else
	{
		printf("待翻译文件的内容：n");
		c = fgetc(fp1);
		while (c != EOF)
		{
			putchar(c);
			c = fgetc(fp1);
		}
		rewind(fp1);
		c = fgetc(fp1);
		 while (c != EOF)
		{
			if (HT[i].value != '0')
			{
				fputc(HT[i].value, fp2);
				i = m;
			}
			else
				{
					if (c == '0')	i = HT[i].lchild;
					else if (c == '1') i = HT[i].rchild;c = fgetc(fp1);
			}
			 //printf("%dt", i);
		}
		 fputc(HT[i].value, fp2);
	}
	printf("n翻译结果：n");
	rewind(fp2);
	c = fgetc(fp2);
	while (c != EOF)
	{
		putchar(c);
		c = fgetc(fp2);
	}
	fclose(fp1);
	fclose(fp2);
}

int Interface(){
	printf("tttnnn请选择要进行的操作：n");
	printf("ttttn1.加密文档nn2.文档解密nn3.退出程序n");
	int ans;
	scanf("%d", &ans);
	return ans;
}

int main(){
	FILE *fp1,*fp3;
	HuffmanTree HT;
	HuffmanCode HC;
	char ciphercode[30];
	int w[30];
	
	printf("使用说明：nn1.待加密内容由大写字母和空格组成！
			n2.待加密的内容存放在ToBeTran.txt文件中
			n3.加密后的内容存放在Result.txt文件中!
			n4.翻译后的内容存放在TextFile.txt文件中!n");


	if ((fp1 = fopen("FreqData.txt", "r")) == NULL) printf("无法打开频度数据文件！n");
	else if ((fp3 = fopen("CharSet.txt", "r")) == NULL) printf("无法打开字符集文件！n");
	else {
		for (int i = 0; i < 27; i++)
		{
			fscanf(fp1, "%d", &w[i]);
			fscanf(fp3, "%C", &ciphercode[i]);
		}
		HuffmanCoding(HT, HC, w, 27,ciphercode);//for (int i = 0; i < 27; i++) printf("%dt", w[i]);
		
	
		do {
			int temp = Interface();
			switch (temp)
				{
				
				case 1:Encrypt(HT, HC); break;
				case 2:Translate(HT); break;
				case 3:exit(0);
				default: printf("该选项不存在！请重新选择：n"); 
				};
		} while (1);
	
		
	}	
	return 0;
}

程序正常运行还需要新建几个文本文档：

1.CharSet.txt:存放数据“ ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ”（注意A前面有一个空格！）

2.FreqData.txt:存放数据“ 186 64 13 22 32 103 21 15 47 57 1 5 32 20 57 63 15 1 48 51 80 23 8 18 1 16 1”

3.HfmTree.txt:存放哈夫曼树

4.CodeFile.txt:存放根据频度数据建立的哈夫曼码

5.ToBeTran.txt:存放待加密的内容

6.Result.txt:存放加密的结果

7.TextFile.txt: 存放翻译的结果

第一次发文章，希望能对有需要的同学有帮助。路漫漫其修远兮，也希望各位大佬多多指教