哈夫曼編碼測試

任務詳情

• 設有字符集：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}。
• 給定一個包含26個英文字母的文件，統計每個字符出現的概率，根據計算的概率構造一顆哈夫曼樹。
• 并完成對英文文件的編碼和解碼。
  • 要求：
  • （1）準備一個包含26個英文字母的英文文件（可以不包含標點符號等），統計各個字符的概率
  • （2）構造哈夫曼樹
  • （3）對英文文件進行編碼，輸出一個編碼后的文件
  • （4）對編碼文件進行解碼，輸出一個解碼后的文件
  • （5）撰寫博客記錄實驗的設計和實現過程，并將源代碼傳到碼云
  • （6）把實驗結果截圖上傳到云班課

任務分析與分析思路

首先要把字符集從文件中讀出來，并保存在一個數組里面。這一步暫時想用IO流來實現。

緊接著是去計算每一個字符出現的頻率。初步想用嵌套循環來實現，并把出現的概率存在另一個數組中。

然后通過這兩個步驟，構建出一個二維數組，每一個字符對應一個出現的頻率。

然后寫一個compareTo方法，對該二維數組的第二個元素進行排序，得到從小到大的一個順序。

用構造哈夫曼樹的方法，依次遞歸，找到最小的兩個元素然后相加構成一個子樹，直到最終的和為1結束。

通過遍歷哈夫曼樹，得到每一個元素的編碼值，并存進一個新的數組code[]中。

對從文件中讀出的數據進行遍歷，并與code[]中的字符進行比較，如若相等，則轉換為對應的變碼。直至遍歷結束，哈夫曼編碼完成。

對于解碼，暫時不知道怎么完成。。。。

真正的解決過程

• 《FIRST》:將文件讀出來就讓我卡殼了，萬事真的開頭也難。。。

• 我百度了一下如何讀寫文件:
  

• 通過學習，我照著編寫的讀文件的代碼：

File file = new File("D:\\20172328lxy\\20172328lxy\\src\\week_10\\homework\\text.txt");Reader reader = new FileReader(file);BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(reader);String temp = bufferedReader.readLine();

• 同樣地，寫文件的代碼：

File file2 = new File("D:\\20172328lxy\\20172328lxy\\src\\week_10\\homework\\ciphertext.txt");Writer writer = new FileWriter(file2);writer.write(result1);writer.close();

這樣就實現了我預期中的第一步。從把字符集從文件中讀出來，并保存在一個數組characters[]里面。

• 《SECOND》：然后進行計算每一個字符出現的頻率。首先用嵌套循環來實現，并把出現的概率存在另一個數組中。真正地初次編完代碼，好的，全是0。我繼續改，知道在嵌套循環中邏輯沒有錯誤，但是全是0.0。
  

• 這就讓我有點百思不得其解了，為什么邏輯沒有錯誤，但概率不出現，細細分析一遍，其實是我的除法有問題，在"/"運算中，計算機會自動忽略后面的小數位，所以需要加(float)的操作才化腐朽為神奇。。。（如下圖所示）
  

• 算頻率的時候我用了ASCII表的位置來比對，我覺得自己的這個方法很巧妙。（可能只是我覺得）
  還有多種方法可以實現頻率的計算~~

double frequency[] = new double[27];int numbers = 0;//空格的個數for (int i = 0; i < characters.length; i++) {if (characters[i] == ' ') {numbers++;}frequency[26] = (float) numbers / characters.length;}System.out.println("字符集為");for (int j = 97; j <= 122; j++) {int number = 0;//給字母計數for (int m = 0; m < characters.length; m++) {if (characters[m] == (char) j) {number++;}frequency[j - 97] = (float) number / characters.length;}System.out.print((char) j + "，");}

• 《THIRD》：第三部原本想通過這兩個步驟，構建出一個二維數組，每一個字符對應一個出現的頻率。但是細細想來，二維數組會浪費大量的空間，索性就回過頭去寫哈夫曼樹的構成，參考了一些博客,寫出了大體的代碼，在廣度優先遍歷解決完成后，需要找到所有的葉子節點，才能知道每一個字符對應的編碼，所以需要記錄一個值，再添加子樹的時候將“0”和“1”記錄下來，最后最好輸出在我的廣度優先遍歷結果中，添加在結點的屬性里。

• 于是我先嘗試了一下，用了一個int型的變量加在了huffman樹的節點類的屬性中，但是出現的結果是：
  

• 我找了找規律，最后發現只有0和1的話，加起來很容易就會出現這種情況，而不會反映我的編碼，于是我才明白只能用String型來保存這個變量，字符串的相加才能正常出現編碼，這樣一來就解決了我的問題。

public class Node implements Comparable<Node> {private char data;private double weight;private Node left;private Node right;String codenumber;//這個就是保存0&1的變量public Node(char data, double weight){this.data = data;this.weight = weight;this.codenumber ="";}

• 《Fourth》：得到每個字符對應的編碼后，就可以對文件進行編碼了。

//對英文文件進行編碼，輸出一個編碼后的文件String result1 = "";List<Node> temp1 = breadthFirstTraversal(root);for (int i = 0; i < characters.length; i++) {for (int j = 0; j < temp1.size(); j++) {if (characters[i] == temp1.get(j).getData()) {result1 += temp1.get(j).getCodenumber();}}}

• 再寫入文件：

File file2 = new File("D:\\20172328lxy\\20172328lxy\\src\\week_10\\homework\\ciphertext.txt");Writer writer = new FileWriter(file2);writer.write(result1);writer.close();

• 《Fifth》：對英文文件進行解碼，輸出一個解碼后的文件。在這一部分我沒有思路，想了很久還是沒什么結果。在這一部分參考了我們班同學20172313余坤澎同學的博客，他的思路很好而且很容易讓人理解！根據他的思路，我把遍歷出的樹保存在一個Node型的列表temp1中，再從temp1中挑出字符和編碼分別存放在String型的列表newlist和String型的列表newlist1中，在使用他巧妙的暫時記錄點的方法，最后實現了解碼。

//對英文文件進行解碼，輸出一個解碼后的文件//將所有具有字符的葉子節點重新保存在一個newlist里面List<String> newlist = new ArrayList<>();for(int m=0;m < temp1.size();m++){if(temp1.get(m).getData()!='無')newlist.add(String.valueOf(temp1.get(m).getData()));}System.out.println("字符："+newlist);List<String> newlist1 = new ArrayList<>();for(int m=0;m < temp1.size();m++){if(temp1.get(m).getData()!='無')newlist1.add(String.valueOf(temp1.get(m).getCodenumber()));}System.out.println("對應編碼："+newlist1);//先從編完碼的文件中讀出密文FileReader fileReader = new FileReader("D:\\20172328lxy\\20172328lxy\\src\\week_10\\homework\\ciphertext.txt");BufferedReader bufferedReader1 = new BufferedReader(fileReader);String secretline = bufferedReader1.readLine();//將讀出的密文存在secretText列表中List<String> secretText = new ArrayList<String>();for (int i = 0; i < secretline.length(); i++) {secretText.add(secretline.charAt(i) + "");}//解密String result2 = "";//最后的解碼結果String current="";// 臨時的保存值while(secretText.size()>0) {current = current + "" + secretText.get(0);secretText.remove(0);for (int p = 0; p < newlist1.size(); p++) {if (current.equals(newlist1.get(p))) {result2 = result2 + "" + newlist.get(p);current="";}}}System.out.println("解碼后的結果："+result2);File file3 = new File("D:\\20172328lxy\\20172328lxy\\src\\week_10\\homework\\text1.txt");Writer writer1 = new FileWriter(file3);writer1.write(result2);writer.close();}

最后的結果圖

點擊找到完整代碼

轉載于:https://www.cnblogs.com/LXY462283007/p/10100337.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的20172328--蓝墨云班课实验--哈夫曼树的编码的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。