哈夫曼編碼測(cè)試

任務(wù)詳情

• 設(shè)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(gè)包含26個(gè)英文字母的文件，統(tǒng)計(jì)每個(gè)字符出現(xiàn)的概率，根據(jù)計(jì)算的概率構(gòu)造一顆哈夫曼樹。
• 并完成對(duì)英文文件的編碼和解碼。
  • 要求：
  • （1）準(zhǔn)備一個(gè)包含26個(gè)英文字母的英文文件（可以不包含標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等），統(tǒng)計(jì)各個(gè)字符的概率
  • （2）構(gòu)造哈夫曼樹
  • （3）對(duì)英文文件進(jìn)行編碼，輸出一個(gè)編碼后的文件
  • （4）對(duì)編碼文件進(jìn)行解碼，輸出一個(gè)解碼后的文件
  • （5）撰寫博客記錄實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并將源代碼傳到碼云
  • （6）把實(shí)驗(yàn)結(jié)果截圖上傳到云班課

任務(wù)分析與分析思路

首先要把字符集從文件中讀出來(lái)，并保存在一個(gè)數(shù)組里面。這一步暫時(shí)想用IO流來(lái)實(shí)現(xiàn)。

緊接著是去計(jì)算每一個(gè)字符出現(xiàn)的頻率。初步想用嵌套循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)，并把出現(xiàn)的概率存在另一個(gè)數(shù)組中。

然后通過(guò)這兩個(gè)步驟，構(gòu)建出一個(gè)二維數(shù)組，每一個(gè)字符對(duì)應(yīng)一個(gè)出現(xiàn)的頻率。

然后寫一個(gè)compareTo方法，對(duì)該二維數(shù)組的第二個(gè)元素進(jìn)行排序，得到從小到大的一個(gè)順序。

用構(gòu)造哈夫曼樹的方法，依次遞歸，找到最小的兩個(gè)元素然后相加構(gòu)成一個(gè)子樹，直到最終的和為1結(jié)束。

通過(guò)遍歷哈夫曼樹，得到每一個(gè)元素的編碼值，并存進(jìn)一個(gè)新的數(shù)組code[]中。

對(duì)從文件中讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行遍歷，并與code[]中的字符進(jìn)行比較，如若相等，則轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的變碼。直至遍歷結(jié)束，哈夫曼編碼完成。

對(duì)于解碼，暫時(shí)不知道怎么完成。。。。

真正的解決過(guò)程

• 《FIRST》:將文件讀出來(lái)就讓我卡殼了，萬(wàn)事真的開頭也難。。。

• 我百度了一下如何讀寫文件:
  

• 通過(guò)學(xué)習(xí)，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(shí)現(xiàn)了我預(yù)期中的第一步。從把字符集從文件中讀出來(lái)，并保存在一個(gè)數(shù)組characters[]里面。

• 《SECOND》：然后進(jìn)行計(jì)算每一個(gè)字符出現(xiàn)的頻率。首先用嵌套循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)，并把出現(xiàn)的概率存在另一個(gè)數(shù)組中。真正地初次編完代碼，好的，全是0。我繼續(xù)改，知道在嵌套循環(huán)中邏輯沒(méi)有錯(cuò)誤，但是全是0.0。
  

• 這就讓我有點(diǎn)百思不得其解了，為什么邏輯沒(méi)有錯(cuò)誤，但概率不出現(xiàn)，細(xì)細(xì)分析一遍，其實(shí)是我的除法有問(wèn)題，在"/"運(yùn)算中，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)忽略后面的小數(shù)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(shí)候我用了ASCII表的位置來(lái)比對(duì)，我覺(jué)得自己的這個(gè)方法很巧妙。（可能只是我覺(jué)得）
  還有多種方法可以實(shí)現(xiàn)頻率的計(jì)算~~

double frequency[] = new double[27];int numbers = 0;//空格的個(gè)數(shù)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(jì)數(shù)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(guò)這兩個(gè)步驟，構(gòu)建出一個(gè)二維數(shù)組，每一個(gè)字符對(duì)應(yīng)一個(gè)出現(xiàn)的頻率。但是細(xì)細(xì)想來(lái)，二維數(shù)組會(huì)浪費(fèi)大量的空間，索性就回過(guò)頭去寫哈夫曼樹的構(gòu)成，參考了一些博客,寫出了大體的代碼，在廣度優(yōu)先遍歷解決完成后，需要找到所有的葉子節(jié)點(diǎn)，才能知道每一個(gè)字符對(duì)應(yīng)的編碼，所以需要記錄一個(gè)值，再添加子樹的時(shí)候?qū)ⅰ?”和“1”記錄下來(lái)，最后最好輸出在我的廣度優(yōu)先遍歷結(jié)果中，添加在結(jié)點(diǎn)的屬性里。

• 于是我先嘗試了一下，用了一個(gè)int型的變量加在了huffman樹的節(jié)點(diǎn)類的屬性中，但是出現(xiàn)的結(jié)果是：
  

• 我找了找規(guī)律，最后發(fā)現(xiàn)只有0和1的話，加起來(lái)很容易就會(huì)出現(xiàn)這種情況，而不會(huì)反映我的編碼，于是我才明白只能用String型來(lái)保存這個(gè)變量，字符串的相加才能正常出現(xiàn)編碼，這樣一來(lái)就解決了我的問(wèn)題。

public class Node implements Comparable<Node> {private char data;private double weight;private Node left;private Node right;String codenumber;//這個(gè)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(gè)字符對(duì)應(yīng)的編碼后，就可以對(duì)文件進(jìn)行編碼了。

//對(duì)英文文件進(jìn)行編碼，輸出一個(gè)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(duì)英文文件進(jìn)行解碼，輸出一個(gè)解碼后的文件。在這一部分我沒(méi)有思路，想了很久還是沒(méi)什么結(jié)果。在這一部分參考了我們班同學(xué)20172313余坤澎同學(xué)的博客，他的思路很好而且很容易讓人理解！根據(jù)他的思路，我把遍歷出的樹保存在一個(gè)Node型的列表temp1中，再?gòu)膖emp1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(shí)記錄點(diǎn)的方法，最后實(shí)現(xiàn)了解碼。

//對(duì)英文文件進(jìn)行解碼，輸出一個(gè)解碼后的文件//將所有具有字符的葉子節(jié)點(diǎn)重新保存在一個(gè)newlist里面List<String> newlist = new ArrayList<>();for(int m=0;m < temp1.size();m++){if(temp1.get(m).getData()!='無(wú)')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(wú)')newlist1.add(String.valueOf(temp1.get(m).getCodenumber()));}System.out.println("對(duì)應(yīng)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(jié)果String current="";// 臨時(shí)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(jié)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(jié)果圖

點(diǎn)擊找到完整代碼

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/LXY462283007/p/10100337.html

總結(jié)

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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。