#include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <conio.h> struct head { unsigned char b; //记录字符在数组中的位置 long count; //字符出现频率（权值） long parent,lch,rch; //定义哈夫曼树指针变量 char bits[256]; //定义存储哈夫曼编码的数组 } header[512],tmp; /*压缩*/ void compress() { char filename[255],outputfile[255],buf[512]; unsigned char c; long i,j,m,n,f; long min1,pt1,flength,length1,length2; double div; FILE *ifp,*ofp; getchar(); printf(" 请您输入需要压缩的文件："); gets(filename); ifp=fopen(filename,"rb"); if(ifp==NULL) { printf(" 文件打开失败! "); return; } printf(" 请您输入压缩后的文件名："); gets(outputfile); ofp=fopen(outputfile,"wb"); if(ofp==NULL) { printf(" 压缩文件失败! "); return; } flength=0; while(!feof(ifp)) { fread(&c,1,1,ifp); header[c].count++; //字符重复出现频率+1 flength++; //字符出现原文件长度+1 } flength--; length1=flength; //原文件长度用作求压缩率的分母 header[c].count--; for(i=0; i<512; i++) { if(header[i].count!=0) header[i].b=(unsigned char)i; /*将每个哈夫曼码值及其对应的ASCII码存放在一维数组header[i]中， 且编码表中的下标和ASCII码满足顺序存放关系*/ else header[i].b=0; header[i].parent=-1; header[i].lch=header[i].rch=-1; //对结点进行初始化 } for(i=0; i<256; i++) //根据频率（权值）大小，对结点进行排序，选择较小的结点进树 { for(j=i+1; j<256; j++) { if(header[i].count<header[j].count) { tmp=header[i]; header[i]=header[j]; header[j]=tmp; } } } for(i=0; i<256; i++) if(header[i].count==0) break; n=i; //外部叶子结点数为n个时，内部结点数为n-1，整个哈夫曼树的需要的结点数为2*n-1. m=2*n-1; for(i=n; i<m; i++) //构建哈夫曼树 { min1=999999999; //预设的最大权值，即结点出现的最大次数 for(j=0; j<i; j++) { if(header[j].parent!=-1) continue; //parent!=-1说明该结点已存在哈夫曼树中，跳出循环重新选择新结点*/ if(min1>header[j].count) { pt1=j; min1=header[j].count; continue; } } header[i].count=header[pt1].count; header[pt1].parent=i; //依据parent域值（结点层数）确定树中结点之间的关系 header[i].lch=pt1; //计算左分支权值大小 min1=999999999; for(j=0; j<i; j++) { if(header[j].parent!=-1) continue; if(min1>header[j].count) { pt1=j; min1=header[j].count; continue; } } header[i].count+=header[pt1].count; header[i].rch=pt1; //计算右分支权值大小 header[pt1].parent=i; } for(i=0; i<n; i++) //哈夫曼无重复前缀编码 { f=i; header[i].bits[0]=0; //根结点编码0 while(header[f].parent!=-1) { j=f; f=header[f].parent; if(header[f].lch==j) //置左分支编码0 { j=strlen(header[i].bits); memmove(header[i].bits+1,header[i].bits,j+1); //依次存储连接“0”“1”编码 header[i].bits[0]='0'; } else //置右分支编码1 { j=strlen(header[i].bits); memmove(header[i].bits+1,header[i].bits,j+1); header[i].bits[0]='1'; } } } fseek(ifp,0,SEEK_SET); //从文件开始位置向前移动0字节，即定位到文件开始位置 fwrite(&flength,sizeof(int),1,ofp); /*用来将数据写入文件流中，参数flength指向欲写入的数据地址， 总共写入的字符数以参数size*int来决定，返回实际写入的int数目1*/ fseek(ofp,8,SEEK_SET); buf[0]=0; //定义缓冲区,它的二进制表示00000000 f=0; pt1=8; /*假设原文件第一个字符是"A"，8位2进制为01000001，编码后为0110识别编码第一个'0'， 那么我们就可以将其左移一位，看起来没什么变化。下一个是'1'，应该|1，结果00000001 同理4位都做完，应该是00000110，由于字节中的8位并没有全部用完，我们应该继续读下一个字符， 根据编码表继续拼完剩下的4位，如果字符的编码不足4位，还要继续读一个字符， 如果字符编码超过4位，那么我们将把剩下的位信息拼接到一个新的字节里*/ while(!feof(ifp)) { c=fgetc(ifp); f++; for(i=0; i<n; i++) { if(c==header[i].b) break; } strcat(buf,header[i].bits); j=strlen(buf); c=0; while(j>=8) //对哈夫曼编码位操作进行压缩存储 { for(i=0; i<8; i++) { if(buf[i]=='1') c=(c<<1)|1; else c=c<<1; } fwrite(&c,1,1,ofp); pt1++; //统计压缩后文件的长度 strcpy(buf,buf+8); //一个字节一个字节拼接 j=strlen(buf); } if(f==flength) break; } if(j>0) //对哈夫曼编码位操作进行压缩存储 { strcat(buf,"00000000"); for(i=0; i<8; i++) { if(buf[i]=='1') c=(c<<1)|1; else c=c<<1; } fwrite(&c,1,1,ofp); pt1++; } fseek(ofp,4,SEEK_SET); fwrite(&pt1,sizeof(long),1,ofp); fseek(ofp,pt1,SEEK_SET); fwrite(&n,sizeof(long),1,ofp); for(i=0; i<n; i++) { fwrite(&(header[i].b),1,1,ofp); c=strlen(header[i].bits); fwrite(&c,1,1,ofp); j=strlen(header[i].bits); if(j%8!=0) //若存储的位数不是8的倍数，则补0 { for(f=j%8; f<8; f++) strcat(header[i].bits,"0"); } while(header[i].bits[0]!=0) { c=0; for(j=0; j<8; j++) //字符的有效存储不超过8位，则对有效位数左移实现两字符编码的连接 { if(header[i].bits[j]=='1') c=(c<<1)|1; //|1不改变原位置上的“0”“1”值 else c=c<<1; } strcpy(header[i].bits,header[i].bits+8); //把字符的编码按原先存储顺序连接 fwrite(&c,1,1,ofp); } } length2=pt1--; div=((double)length1-(double)length2)/(double)length1; //计算文件的压缩率 fclose(ifp); fclose(ofp); printf(" 压缩文件成功! "); printf(" 压缩率为 %f%% ",div*100); return; } /*解压缩*/ void uncompress() { char filename[255],outputfile[255],buf[255],bx[255]; unsigned char c; long i,j,m,n,f,p,l; long flength; FILE *ifp,*ofp; getchar(); printf(" 请您输入需要解压缩的文件："); gets(filename); ifp=fopen(filename,"rb"); if(ifp==NULL) { printf(" 文件打开失败! "); return; } printf(" 请您输入解压缩后的文件名："); gets(outputfile); ofp=fopen(outputfile,"wb"); if(ofp==NULL) { printf(" 解压缩文件失败! "); return; } fread(&flength,sizeof(long),1,ifp); //读取原文件长度，对文件进行定位 fread(&f,sizeof(long),1,ifp); fseek(ifp,f,SEEK_SET); fread(&n,sizeof(long),1,ifp); for(i=0; i<n; i++) { fread(&header[i].b,1,1,ifp); fread(&c,1,1,ifp); p=(long)c; //读取原文件字符的权值 header[i].count=p; header[i].bits[0]=0; if(p%8>0) m=p/8+1; else m=p/8; for(j=0; j<m; j++) { fread(&c,1,1,ifp); f=c; itoa(f,buf,2); //将f转换为二进制表示的字符串 f=strlen(buf); for(l=8; l>f; l--) { strcat(header[i].bits,"0"); } strcat(header[i].bits,buf); } header[i].bits[p]=0; } for(i=0; i<n; i++) //根据哈夫曼编码的长短，对结点进行排序 { for(j=i+1; j<n; j++) { if(strlen(header[i].bits)>strlen(header[j].bits)) { tmp=header[i]; header[i]=header[j]; header[j]=tmp; } } } p=strlen(header[n-1].bits); fseek(ifp,8,SEEK_SET); m=0; bx[0]=0; while(1) //通过哈夫曼编码的长短，依次解码，从原来的位存储还原到字节存储 { while(strlen(bx)<(unsigned int)p) { fread(&c,1,1,ifp); f=c; itoa(f,buf,2); f=strlen(buf); for(l=8; l>f; l--) //在单字节内对相应位置补0 { strcat(bx,"0"); } strcat(bx,buf); } for(i=0; i<n; i++) { if(memcmp(header[i].bits,bx,header[i].count)==0) break; } strcpy(bx,bx+header[i].count); /*从压缩文件中的按位存储还原到按字节存储字符， 字符位置不改变*/ c=header[i].b; fwrite(&c,1,1,ofp); m++; //统计解压缩后文件的长度 if(m==flength) break; //flength是原文件长度 } fclose(ifp); fclose(ofp); printf(" 解压缩文件成功! "); if(m==flength) //对解压缩后文件和原文件相同性比较进行判断（根据文件大小） printf(" 解压缩文件与原文件相同! "); else printf(" 解压缩文件与原文件不同! "); return; } /*主函数*/ int main() { int c; while(1) //菜单工具栏 { printf(" _______________________________________________ "); printf(" "); printf(" * 压缩、解压缩 小工具 * "); printf(" _______________________________________________ "); printf(" _______________________________________________ "); printf(" | | "); printf(" | 1.压缩 | "); printf(" | 2.解压缩 | "); printf(" | 0.退出 | "); printf(" |_______________________________________________| "); printf(" "); printf(" 说明：（1）采用哈夫曼编码 "); printf(" （2）适用于文本文件 "); printf(" "); do //对用户输入进行容错处理 { printf(" *请选择相应功能(0-2):"); c=getch(); printf("%c ",c); if(c!='0' && c!='1' && c!='2') { printf(" @_@请检查您的输入在0~2之间！ "); printf(" 请再输入一遍！ "); } } while(c!='0' && c!='1' && c!='2'); if(c=='1') compress(); //调用压缩子函数 else if(c=='2') uncompress(); //调用解压缩子函数 else { printf(" 欢迎您再次使用该工具^_^ "); exit(0); //退出该工具 } system("pause"); //任意键继续 system("cls"); //清屏 } return 0; }