哈夫曼编码测试

Posted 2021-01-26 n-idhogg

哈夫曼编码测试

测试要求

• 设有字符集：S={a,b,c,d,e，f,g,h,i,j,k,l,m,n.o.p.q,r,s,t,u,v,w,x,y,z}。
  给定一个包含26个英文字母的文件，统计每个字符出现的概率，根据计算的概率构造一颗哈夫曼树。
  并完成对英文文件的编码和解码。
  要求：
  • （1）准备一个包含26个英文字母的英文文件（可以不包含标点符号等），统计各个字符的概率
  • （2）构造哈夫曼树
  • （3）对英文文件进行编码，输出一个编码后的文件
  • （4）对编码文件进行解码，输出一个解码后的文件
  • （5）撰写博客记录实验的设计和实现过程，并将源代码传到码云
  • （6）把实验结果截图上传到云班课

设计思路

1. 把字符从文件中取出来，这是以前学过的IO流实现的。
2. 统计出现的字符及频率，将各个字符创建为叶子结点，频率为结点的权值，用链表保存这些叶子结点。
3. 将所有带权值的结点按权值从小到大排列；
4. 依次选取权值最小的结点放在树的底部，权值小的在左边(取出的结点相当于从这些结点的集合中剔除)；
5. 生成一个新节点作为这两个结点的父节点，且父节点的权值等于这两个结点权值之和，然后要把这个新结点放回我们需要构成树的结点中，继续进行排序；
6. 重复上述2、3步骤，直至全部节点形成一棵树，此树便是哈夫曼树，最后生成的结点即为根节点。这样构成的哈夫曼树，所有的存储有信息的结点都在叶子结点上。
7. 解码就是在二进制字符串中匹配字符哈夫曼编码，找到对应的字符不断输出。
8. 理论上来说就是这么几步了。

操作过程

结点类

• 我是在二叉树结点的基础上修改一下，主要是多定义了节点的哈夫曼编码、节点的权值。

public class HNode {

    public String code = "";// 节点的哈夫曼编码
    public String data = "";// 节点的数据
    public int count;// 节点的权值
    public HNode left;
    public HNode right;

    public HNode(String data, int count) {
        this.data = data;
        this.count = count;
    }

    public HNode(int count, HNode lChild, HNode rChild) {
        this.count = count;
        this.left = lChild;
        this.right = rChild;
    }

    public HNode getLeft() {
        return left;
    }

    public void setLeft(HNode left) {
        this.left = left;
    }

    public HNode getRight() {
        return right;
    }

    public void setRight(HNode right) {
        this.right = right;
    }
}

哈夫曼树类

• 肯定是先构建哈夫曼树了

• 第一步肯定是要算出每个字符出现的次数得到其权值

• 然后对得到的权值升序排序

private void Sort(LinkedList<HNode> nodelist) {
        for (int i = 0; i < nodelist.size() - 1; i++) {
            for (int j = i + 1; j < nodelist.size(); j++) {
                HNode temp;
                if (nodelist.get(i).count > nodelist.get(j).count) {
                    temp = nodelist.get(i);
                    nodelist.set(i, nodelist.get(j));
                    nodelist.set(j, temp);
                }
            }
        }
    }`

• 之后取出权值最小的两个节点，生成一个新的父节点，删除权值最小的两个节点，将父节点存放到列表中，并不断重复，直到得到根节点。

• 最后就是通过遍历得到字符的哈夫曼编码

• 在然后就是解码了

• 需要解码的二进制字符串，匹配字符哈夫曼编码，找到对应的字符

测试类

• 先IO流得到字符串

File file = new File("C:\\Users\\lenovo\\IdeaProjects\\why20172321\\src\\week10\\哈夫曼树解码\\hfm.txt");
        Reader reader = new FileReader(file);
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(reader);
        String data = bufferedReader.readLine();

• 输出一下每个数的概率和对应的哈夫曼编码。
• 得到编码结果并输入文件，然后读取文件进行解码，并将解码内容输出。

测试结果

码云代码