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C语言实现压缩二例

时间:2016-08-30 09:34:41      阅读:236      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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一 简单字符串压缩

编写一个字符串压缩程序,将字符串中连续出席的重复字母进行压缩,并输出压缩后的字符串。

压缩规则:

1、仅压缩连续重复出现的字符。比如字符串”abcbc”由于无连续重复字符,压缩后的字符串还是”abcbc”。
2、压缩字段的格式为”字符重复的次数+字符”。例如:字符串”xxxyyyyyyz”压缩后就成为”3x6yz”。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{ 
    char str[100] = {'\0'};
    char res[100] = {'\0'};
    scanf("%s",str);
    int length = strlen(str);
    int i=0, j=0, k=0;
    int count = 0;
    do
    {
        if(i < length && str[i++] == str[j])
            count++;
        if(str[i] != str[j])
        {
            if(count <= 1)
                res[k++] = str[j];
            else
            {
                if(count > 1)
                {
                    char temp[10] = {'\0'};
                    itoa(count,temp,10);
                    strcpy(res+k,temp);
                    k+=strlen(temp);
                    res[k++] = str[j];
                }
            }
            j = i;
            count = 0;
        }
    }while(i<length);
    res[k] = '\0';
    printf("The result is : %s\n",res);
    return 0;
}


运行情况:
技术分享

二 哈夫曼编码

哈夫曼树─即最优二叉树,带权路径长度最小的二叉树,经常应用于数据压缩。 在计算机信息处理中,
“哈夫曼编码”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。这一术语是指使用一张特殊的编码表将源字符(例如某文件中的一个符号)进行编码。这张编码表的特殊之处在于,它是根据每一个源字符出现的估算概率而建立起来的(出现概率高的字符使用较短的编码,反之出现概率低的则使用较长的编码,这便使编码之后的字符串的平均期望长度降低,从而达到无损压缩数据的目的)。这种方法是由David.A.Huffman发展起来的。 例如,在英文中,e的出现概率很高,而z的出现概率则最低。当利用哈夫曼编码对一篇英文进行压缩时,e极有可能用一个位
哈弗曼编码在信息论中应用举例哈弗曼编码在信息论中应用举例
(bit)来表示,而z则可能花去25个位(不是26)。用普通的表示方法时,每个英文字母均占用一个字节(byte),即8个位。二者相比,e使用了一般编码的1/8的长度,z则使用了3倍多。若能实现对于英文中各个字母出现概率的较准确的估算,就可以大幅度提高无损压缩的比例。

//用C语言实现Huffman编码,并计算本节中块的编码
//长度(以位为单位),计算Huffman编码的压缩比。
//主程序:
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

typedef struct HfTreeNode
{
	int weight; //权重
	int parent; //父节点
	int lchild, rchild;   //两个子节点
}Struct, *HfStruct;

typedef struct{
	char code[10];
	int start;
}HCodeType;

void quanDCT(short(*data)[8], short(*result)[8]);//量化函数
int calWeight(short(*result), int(*Node), int(*Weight));//权重计算
void print_data_screen(short data[8][8]);//数据打印

//待编码数据
short DctData[8][8] = {
	{ 1149, 38, -43, -10, 25, -83, 10, 40 },
	{ -81, -3, 114, -73, -6, -2, 21, -5 },
	{ 13, -11, 0, -42, 25, -3, 16, -38 },
	{ 1, -61, -13, -12, 35, -23, -18, 4 },
	{ 43, 12, 36, -4, 9, -21, 6, -8 },
	{ 35, -11, -9, -4, 19, -28, -21, 13 },
	{ -19, -7, 20, -6, 2, 2, 11, -21 },
	{ -5, -13, -11, -17, -4, -1, 6, -4 } };

HfStruct create_HuffmanTree(int *WeightPoint, int n);//霍夫曼树创建函数
void HuffmanCoding(HfStruct HT, HCodeType HuffCode[], int n);//霍夫曼编码函数

void main()
{
	int i, j;//循环变量
	int Length;//编码节点数
	int totalbits = 0;//计算编码后的总的比特数

	int Node[64];//节点数组
	int Weight[64];//权重数组

	short QuanResult[8][8];//量化结果存储
	quanDCT(DctData, QuanResult);//数据量化
	printf("量化后的数据:\n");//打印量化数据
	print_data_screen(QuanResult);

	Length = calWeight(*QuanResult, Node, Weight);//计算量化数据的节点与权重,并返回节点数

	int *maNode = (int*)malloc(Length*sizeof(int));//按有效节点进行分配
	int *maWeight = (int*)malloc(Length*sizeof(int));//按有效节点进行分配
	for (i = 0; i<Length; i++)
	{
		*(maNode + i) = Node[i];//拷贝有效节点
		*(maWeight + i) = Weight[i];//拷贝有效权重
	}


	//根据权重与有效节点数创建霍夫曼树
	HfStruct p = create_HuffmanTree(maWeight, Length);

	//打印霍夫曼树
	printf("霍夫曼树:\n");
	for (i = 0; i<2 * Length - 1; i++)
		printf("父节点:%3d,左子节点:%3d,右子节点:%3d,权重:%3d\n", p[i].parent, p[i].lchild, p[i].rchild, p[i].weight);


	HCodeType code[9];

	//依据霍夫曼树进行编码
	HuffmanCoding(p, code, Length);//霍夫曼编码

	//打印出编码结果
	printf("\n编码结果:\n");
	for (i = 0; i<Length; i++)
	{
		printf("节点:%3d,权重:%3d,编码:", *(maNode + i), *(maWeight + i));
		for (j = code[i].start + 1; j < Length; j++)
			printf("%c", code[i].code[j]);
		printf("\n");
	}

	//计算编码后的总的比特数,计算压缩比
	for (i = 0; i<Length; i++)
	{
		j = Length - 1 - code[i].start;
		totalbits = totalbits + maWeight[i] * j;
	}
	printf("\n编码后的总位数为:%d,压缩比为:%4.2f\n", totalbits, (double)(64 * 8) / totalbits);

	while (1);
}

short QuanTable[8][8] = {
	{ 16, 11, 10, 16, 24, 40, 51, 61 },
	{ 12, 12, 14, 19, 26, 58, 60, 55 },
	{ 14, 13, 16, 24, 40, 57, 69, 56 },
	{ 14, 17, 22, 29, 51, 87, 80, 62 },
	{ 18, 22, 37, 56, 68, 109, 103, 77 },
	{ 24, 35, 55, 64, 81, 104, 113, 92 },
	{ 49, 64, 78, 87, 103, 121, 120, 101 },
	{ 72, 92, 95, 98, 112, 100, 103, 99 }
};//量化表

void print_data_screen(short data[8][8])//数据打印
{
	int x, y;
	for (x = 0; x<8; x++)
		for (y = 0; y<8; y++)
		{
			printf("%d", data[x][y]);
			if (y == 7)
			{
				if (x == 7)
					printf("\n\n");
				else
					printf("\n");
			}
			else
			{
				printf(",");
			}
		}

}


void quanDCT(short(*data)[8], short(*result)[8])//数据量化
{
	int x, y;
	for (x = 0; x<8; x++)
	{
		for (y = 0; y<8; y++)
		{
			*(*(result + x) + y) = (short)(double(*(*(data + x) + y)) / QuanTable[x][y] + 0.5);
		}
	}
}


int calWeight(short(*result), int *Node, int *Weigh)//计算权重
{
	int x, y, i, find = 0;
	for (x = 0; x<64; x++)
	{
		Node[x] = 0;
		Weigh[x] = 0;
	}

	Node[0] = (*result);
	Weigh[0] = 1;
	i = 0;
	for (x = 1; x<64; x++)
	{
		for (y = 0; y <= i; y++)
		{
			if (*(x + result) == Node[y])
			{
				Weigh[y]++;
				find = 1;
				break;
			}
		}
		if (find)
		{
			find = 0;
			continue;
		}
		else
		{
			i++;
			Node[y] = *(x + result);
			Weigh[y]++;
		}
	}

	return i + 1;

}


/*
从HtStruct选出权重最小,并且没有父节点的节点
*/
int WeightMinNode(HfStruct HtStruct, int Mum)
{
	int i = 0;  //序号, 循环用
	int min;        //最小权重序号
	int MinWeight; //最小权重

	//首先选择一个节点,用于比较出最小的一个
	while (HtStruct[i].parent != -1)
		i++;
	MinWeight = HtStruct[i].weight;
	min = i;

	//选出weight最小且parent为-1的元素,并将其序号赋给min  
	for (; i<Mum; i++)
	{
		if (HtStruct[i].weight<MinWeight&&HtStruct[i].parent == -1)
		{
			MinWeight = HtStruct[i].weight;
			min = i;
		}
	}

	//选出weight最小的元素后,将其parent置1,使得下一次比较时将其排除在外。
	HtStruct[min].parent = 1;

	return min;
}


/*
从HtStruct数组的前k个元素中选出weight最小且parent为-1的两个,分别将其序号保存在min1和min2中
*/
void ChoseMinium2(HfStruct HtStruct, int Mum, int *min1, int *min2)
{
	*min1 = WeightMinNode(HtStruct, Mum);
	*min2 = WeightMinNode(HtStruct, Mum);
}

/*
根据给定的n个权值构造一棵赫夫曼树
*/
HfStruct create_HuffmanTree(int *WeightPoint, int n)
{
	//一棵有n个叶子节点的赫夫曼树共有2n-1个节点
	int AllNodeNum = 2 * n - 1;
	HfStruct HT = (HfStruct)malloc(AllNodeNum*sizeof(Struct));
	int i;

	//叶子节点初始化,将传入的数据加载到叶子节点上
	for (i = 0; i<n; i++)
	{
		HT[i].parent = -1;
		HT[i].lchild = -1;
		HT[i].rchild = -1;
		HT[i].weight = *WeightPoint;
		WeightPoint++;
	}

	//HT[n],HT[n+1]...HT[2n-2]中存放的是中间构造出的每棵二叉树的根节点
	for (; i<AllNodeNum; i++)
	{
		HT[i].parent = -1;  //父节点初始化
		HT[i].lchild = -1;  //左子节点初始化
		HT[i].rchild = -1;  //右子节点初始化
		HT[i].weight = 0;   //权重初始化
	}

	int min1, min2;
	int *ad_min1 = &min1;//用于传递最小权重的节点
	int *ad_min2 = &min2; //用于传递最小权重的节点

	//每一轮比较后选择出min1和min2构成一课二叉树,最后构成一棵赫夫曼树
	for (i = n; i<AllNodeNum; i++)
	{
		ChoseMinium2(HT, i, ad_min1, ad_min2); //选出权重最小的两个节点
		HT[min1].parent = i;  //父节点赋值
		HT[min2].parent = i;  //父节点赋值
		HT[i].lchild = min1;  //左子节点赋值
		HT[i].rchild = min2;  //右子节点赋值
		HT[i].weight = HT[min1].weight + HT[min2].weight;  //权重为两个子节点权重之和
	}
	return HT;
}
/*
从叶子节点到根节点逆向求赫夫曼树HT中n个叶子节点的赫夫曼编码,并保存在code中
*/
void HuffmanCoding(HfStruct HT, HCodeType HuffCode[], int n)
{
	HCodeType cd;
	int i,j,current,father;
	
	for (i = 0; i<n; i++)
	{
		cd.start = n - 1;
		current = i;           //定义当前访问的节点
		father = HT[i].parent; //当前节点的父节点

		//从叶子节点向上搜索
		while (father != -1)
		{
			if (HT[father].lchild == current)   //如果是左子节点,则编码为0  		
				cd.code[cd.start--] = '0';
			else//如果是右子节点,则编码为1         
				cd.code[cd.start--] = '1';

			current = father;
			father = HT[father].parent;
		}
		for (j = cd.start + 1; j <n; j++)
			HuffCode[i].code[j] = cd.code[j];
		HuffCode[i].start = cd.start;
	}	
}

技术分享

C语言实现压缩二例

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原文地址:http://blog.csdn.net/bcbobo21cn/article/details/52357298

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