哈夫曼编码加密和解密【C++】

环境是Visual Studio 2017 x64 本地

第一行是防C4996警报妨碍scanf等函数的正常编译使用

=v=还没做的同学可以参考一下

加密代码思路

12source1
逐字符读入文章,记录读入的不同种字符及数量,
分别作为哈夫曼树的结点和权值。
构造哈夫曼树
用根节点遍历哈夫曼树
得到各字符的编码,并输出到12code
再次读入文章,并根据字符将对应编码输出在12encrypt

解密代码思路

读取12code构造一颗哈夫曼树
读入12encrypt边读边遍历,直到遇到叶子结点输出
将结果输出到12source2

加密Encrypt.cpp

#pragma warning(disable:4996)

//#include <bits/stdc++.h>

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <string>
#include <cctype>
using namespace std;

#define MaxSize 10000

struct HTnode { //结点符号,权值,父结点,左右子结点
    char ch;
    int weight;
    HTnode *pa;
    HTnode *lc, *rc;
};

FILE *in, *out;
HTnode* s[MaxSize];
string code[MaxSize], table;
int n;
//table装读入的不同的字符,code装table字符对应位置的哈夫曼加密编码
//结点的权值也就是出现的数量,n装字符数量,s装所有结点的指针

void InitHTnode(HTnode *&h) {
    h = (HTnode *)malloc(sizeof(HTnode));
    h->pa = h->lc = h->rc = NULL;
    h->ch = h->weight = 0;
}//初始化结点,防止ch越界

void Init() {
    n = 0;
    int k, p;
    string st = "";
    in = fopen("12source1.txt", "r+");
    if (in == NULL) {
        puts("读入失败12source1.txt");
        exit(1);
    } //对读入输出异常的处理,后面文件流打开都会控制
    while (~(k = fgetc(in))) { //逐字符读入
        p = st.find((char)k); //查是否有重复
        if (p == -1) {
            st = st + (char)k;
            //无重复,加入table,加入叶子结点
            InitHTnode(s[n]);
            s[n]->lc = s[n]->rc = s[n]->pa = NULL;
            s[n]->ch = (char)k;
            s[n]->weight = 1;
            n++;
        }
        else {
            s[p]->weight++;
        }
    }
    table = st;
    if (n == 1) { //处理只有一种字符的情况
        s[1] = s[0];
        InitHTnode(s[0]);
        s[0]->lc = s[1];
        s[1]->pa = s[0];
    }
    fclose(in); //确认文件流打开,用完就必须关闭
}

void Cal() {
    int i, k;
    HTnode  *mn1, *mn2; //分别装最小最大值
    for (k = n; k < n * 2 - 1; k++)
    { //k装父亲结点
        mn1 = mn2 = NULL;
        for (i = 0; i < k; i++)
            if (!s[i]->pa) //找树根,并将权值排序
            {
                if (!mn1 || s[i]->weight < mn1->weight) {
                    mn2 = mn1;
                    mn1 = s[i];
                }
                else if (!mn2 || s[i]->weight < mn2->weight) {
                    mn2 = s[i];
                }
            }
        InitHTnode(s[k]); //将最小权值两棵树合并,生成新的树
        s[k]->weight = mn1->weight + mn2->weight;
        mn1->pa = s[k];
        mn2->pa = s[k];
        s[k]->lc = mn1;
        s[k]->rc = mn2;
    }
}

void find(HTnode *h, string s)
{
    if (h->lc) find(h->lc, s + "0");
    if (h->rc) find(h->rc, s + "1");
    if (!h->lc && !h->rc && h->ch > 0 && h->ch < 256) {
        code[table.find(h->ch)] = s;
        if (isgraph(h->ch))
            fprintf(out, "%c", h->ch);
        else
            fprintf(out, "%d#", (int)h->ch); 
        //如果是非打印字符,输出它的ASCII码,否则输出
        fprintf(out, " %s\n", s.c_str());
    }
}

void DispCode() {
    int i;
    out = fopen("12code.txt", "w+");
    if (out == NULL) {
        puts("输出流获取失败");
        exit(1);
    }
    for (i = 0; i < n * 2 - 1; i++) //找树根开始遍历
        if (!s[i]->pa) {
            string st = "";
            find(s[i], st);
            break;
        }
    fclose(out);
}

void Encrypt() {
    in = out = NULL;
    in = fopen("12source1.txt", "r+");
    if (in == NULL) {
        puts("读入失败12source1.txt");
        exit(1);
    }
    out = fopen("12encrypt.txt", "w+");
    if (out == NULL) {
        fclose(in);
        puts("输出流获取失败");
        exit(1);
    }
    int k;
    while (~(k = fgetc(in))) {
        fprintf(out, "%s", code[table.find(k)].c_str());
    } //读入文章并根据出现的字符输出编码
    fclose(in);
    fclose(out);
}


int main()
{
    Init();
    Cal();
    puts("输出哈夫曼书每个字符的编码到文件12code.txt");
    DispCode();
    puts("输出加密编码结果");
    Encrypt();
    return 0;
}

解密Decrypt.cpp

#pragma warning(disable:4996)

//#include <bits/stdc++.h>

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <string>
#include <cctype>
using namespace std;

struct BTnode {
    char data;
    BTnode *lc, *rc;
} *root;

FILE *in, *out;

void InitBTnode(BTnode *&b) {
    b = (BTnode*)malloc(sizeof(BTnode));
    b->lc = b->rc = NULL;
    b->data = 0;
} //初始化结点,data为0说明不是叶子结点

void Init()
{
    char ch[10], cd[300], *p;
    InitBTnode(root);
    BTnode *pt;
    int k;
    in = fopen("12code.txt","r+");
    if (in == NULL) {
        puts("读入12code.txt失败");
        exit(1);
    }
    while (~fscanf(in, "%s%s", ch, cd)) {
        //读取符号或者符号编码,还有哈夫曼编码
        if (ch[1]) {
            p = ch;
            k = 0;
            while (*p != '#') {
                k = k * 10 + *p - '0';
                p++;
            }
        }
        else k = ch[0];
        //至此,符号读取完毕,编码存于k
        //cout << ch << " " << k << " " << cd << endl;
        p = cd;
        pt = root;
        //从根节点开始,按着符号编码进行遍历
        while (*p) {
            if (*p == '1') {
                if (!pt->rc)
                    InitBTnode(pt->rc);
                pt = pt->rc;
            }//没有遍历时如果将遍历的结点为空,则新增
            else {
                if (!pt->lc)
                    InitBTnode(pt->lc);
                pt = pt->lc;
            }
            p++;
        }
        pt->data = (char)k;
    }
    fclose(in);
    in = NULL;
}

void Match() {
    in = fopen("12encrypt.txt", "r+");
    if (in == NULL) {
        puts("读入12encrypt.txt失败");
        exit(1);
    }
    out = fopen("12source2.txt", "w");
    if (out == NULL) {
        fclose(in);
        puts("文件输出流获取失败12source2.txt");
        exit(1);
    }
    int k = fgetc(in); //读取第一个编码
    BTnode *pt=NULL;
    while (~k) {
        pt = root; //开始第一个字符的读入
        while (!pt->data)
        {
            if (k == '1')
                pt = pt->rc;
            else
                pt = pt->lc;
            k = fgetc(in);
        } //直到遍历到的结点为叶子结点,开始输出
        fprintf(out, "%c", pt->data);
        //cout << (char)pt->data;
    }
    fclose(out);
    fclose(in);
}

int main()
{
    Init();
    Match();
    return 0;
}
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