小代码项目（3）M文件压缩

 


 
 
 

 　
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【文件压缩解压项目】
【项目技术：】
模版堆，哈夫曼树，哈夫曼编码，函数对象，feof函数，文件读写
【项目准备：】
文件运行于Visual Studio 平台(VS)，
数据准备一份待压缩文件，本程序运行可以不做准备。
【项目过程：】
压缩过程
1.从待压缩原文件中统计字符个数，利用堆建立哈夫曼树。
2.依据哈弗曼树写入每个字符相应的哈夫曼编码。将这里的字符 和统计出现的次数写入配置文件。
3.打开一个新文件，按照哈夫曼编码用较短编码代替原文件较长的编码，实现压缩。
//配置文件丢失后  压缩的文件也就失去了意义这两个文件是相互对应互相起作用的。
解压过程：
1.根据配置文件中的次数再次建立哈夫曼树，哈夫曼字符编码集。
2.根据哈夫曼字符编码集，翻译程序生成的短的编码文件。翻译得到的内容写入新文件
//可以对比原文件与翻译后的文件
//时间上的考虑，在调试版本与发行版本中压缩世界总是大于解压时间。
【项目思考：】对于少量信息的文本，压缩所能遇见的问题 对于中文字符  二次压缩
为什么配置文件里不直接写构造好的编码 ，虽然这样可以做到
因为人的思想总是快一点 以为对照字符与哈夫曼编码进行翻译能够快  而实际计算机在运行中 总是对 待翻译的编码
在配置文件中比对编码和寻找对应的字符。
对于项目运行后的警告 文件读写复习。


 
324
 
 #include 
using namespace std;
#include 
#include 
#include 
#include  
#include 
template
struct Less
{
	bool operator() (const T& l, const T& r)
	{
		return l < r;
	}
};

template
struct Greater
{
	bool operator() (const T& l, const T& r)
	{
		return l > r;
	}
};

template 
class Heap
{
public:
	Heap()
	{}

	Heap(const T* a, size_t size)
	{
		_a.reserve(size);
		for (size_t i = 0; i < size; ++i)
		{
			_a.push_back(a[i]);
		}		 
		for (int i = (_a.size() - 2) / 2; i >= 0; --i)
		{
			_AdjustDown(i);
		}
	}

	Heap(vector& a)
	{
		_a.swap(a); 
		for (int i = (_a.size() - 2) / 2; i >= 0; --i)
		{
			_AdjustDown(i);
		}
	}

	void Push(const T& x)
	{
		_a.push_back(x);

		_AdjustUp(_a.size() - 1);
	}

	void Pop()
	{
		size_t size = _a.size();
		assert(size > 0);

		swap(_a[0], _a[size - 1]);
		_a.pop_back();
		_AdjustDown(0);
	}

	T& Top()
	{
		assert(!_a.empty());
		return _a[0];
	}

	size_t size()
	{
	 assert(!_a.empty());
		return (_a.size());

	}
protected:
	void _AdjustUp(int child)
	{
		int parent = (child - 1) / 2; 
		while (child > 0)
		{
			Compare com; 
			if (com(_a[child], _a[parent]))
			{
				swap(_a[child], _a[parent]);
				child = parent;
				parent = (child - 1) / 2;
			}
			else
			{
				break;
			}
		}
	}

	void _AdjustDown(size_t parent)
	{
		size_t child = parent * 2 + 1;
		while (child < _a.size())
		{ 
			Compare com; 
			if (child + 1 < _a.size()
				&& com(_a[child + 1], _a[child]))
			{
				++child;
			} 
			if (com(_a[child], _a[parent]))
			{
				swap(_a[parent], _a[child]);
				parent = child;
				child = 2 * parent + 1;
			}
			else
			{
				break;
			}
		}
	}

protected:
	vector _a;
};
/*/ 
------文件可拆分线--------#include "Heap.h" ------- 
构建哈夫曼树      (利用小堆构建哈夫曼树)
/*/
template 
struct HuffmanNode
{
	HuffmanNode*_left;
	HuffmanNode*_right;
	T _weight;

	HuffmanNode(const T&weight)
		:_left(NULL)
		, _right(NULL)
		, _weight(weight)
	{}

};

template 
class HuffmanTree
{
	typedef HuffmanNode Node;
public:
	HuffmanTree(const T*a, size_t size, const T& invalid)     
	/*/invalid代表非法值，若为非法值，则不构建哈夫曼树/*/
	{
		_root = CreateTree(a, size, invalid);
	}

	Node* GetRootNode()
	{
		return _root;
	}
protected:
	Node* CreateTree(const T*a, size_t size, const T& invalid)
	{
		struct Compare
		{
			bool operator()(const Node*l, const Node*r)
			{
				return (l->_weight < r->_weight);
			}
		};
		Heap  minHeap;
		for (size_t i = 0; i < size; ++i)
		{
			if (a[i] != invalid)
			{
				minHeap.Push(new Node(a[i]));
			}
		}
		/*/小堆的top结点的权值必是最小的，每次选出小堆的top构造哈夫曼树的结点/*/
		while (minHeap.size()>1)
		{
			Node* left = minHeap.Top();
			minHeap.Pop();
			Node* right = minHeap.Top();
			minHeap.Pop();
			Node* parent = new Node(left->_weight + right->_weight);  
			 /*/哈夫曼树特点，父结点是两个子结点和/*/
			parent->_left = left;
			parent->_right = right;
			minHeap.Push(parent);

		}
		return minHeap.Top();
	}
protected:
	HuffmanNode* _root;
};
/*/ 
----文件可分割线--#include "HuffmanTree.h"------  
统计字符次数   构建哈夫曼树（堆）   生成哈夫曼编码  读取源文件字符压缩
哈夫曼树根结点的权值就是源文件读入的个数
统计字符次数
/*/
typedef unsigned long long  LongType;
struct CharInfo
{
	unsigned char _ch;  /*/字符/*/
	LongType _count;   /*/出现次数/*/
	string _code;      /*/Huffman code/*/


	CharInfo()
		:_ch(0)
		, _count(0)
	{}

	CharInfo(LongType count)
		:_ch(0)
		, _count(count)
	{}

	bool operator!=(const CharInfo&info) const
	{
		return _count != info._count;
	}

	CharInfo operator+(const CharInfo&info) const
	{
		return CharInfo(_count + info._count);
	}

	bool operator<(const CharInfo&info) const
	{
		return _count < info._count;
	}


};
template 
class FileCompress
{
	typedef HuffmanNode Node;
public:
	FileCompress()
	{
		for (size_t i = 0; i < 256; ++i)
		{
			_infos[i]._ch = i;
			_infos[i]._count = 0;
		}

	}
public:
	void Compress(const char* filename)
	{
		assert(filename);

		/*/统计文件中字符出现的次数/*/
		FILE* fout = fopen(filename, "rb");
		assert(fout);
		char ch = fgetc(fout);
		while (!feof(fout))
		{
			_infos[(unsigned char)ch]._count++;
			ch = fgetc(fout);
		}

		/*/构建哈夫曼树/*/
		CharInfo invalid(0);
		HuffmanTreetree(_infos, 256, invalid);

		/*/生成哈夫曼编码/*/
		string code;
		GenerateHuffmanCode(tree.GetRootNode(), code);

		/*/读取源文件字符压缩，将哈夫曼编码写进对应的位/*/
		string Compressfilename = filename;
		Compressfilename += ".compress";
		FILE* fin = fopen(Compressfilename.c_str(), "wb");      /*/用二进制读写文件/*/
		fseek(fout, 0, SEEK_SET);                             /*/定位到文件起始位置/*/ 
		ch = fgetc(fout);
		char value = 0;
		int pos = 0;
		while (!feof(fout))
		{
			string &code = _infos[(unsigned char)ch]._code;     
			 /*/注意code要为引用/*/
			for (size_t i = 0; i < code.size(); ++i)        
			 /*/利用位存储哈夫曼编码，减少内存/*/
			{
				value <<= 1;
				if (code[i] == '1')
				{
					value |= 1;
				}
				if (++pos == 8)                          
		/*/
		满8位（1字节），将哈夫曼编码写进对应的文件，
		然后继续读取这个字符的后续编码
		/*/
				{
					fputc(value, fin);
					value = 0;
					pos = 0;
				}
			}
			ch = fgetc(fout);     /*/继续读取下一个字符的哈夫曼编码/*/
		}
		if (pos != 0)        
		      /*/如果最后几位哈夫曼编码不满8位，
		      则需要补充记录，    后续补充(配置文件)/*/
		{
			value <<= (8 - pos);
			fputc(value, fin);
		}

		/*/写配置文件，方便解压缩的时候重建哈夫曼树/*/
		string configfilename = filename;
		configfilename += ".config";
		FILE* finconfig = fopen(configfilename.c_str(), "wb");
		assert(finconfig);
		char buffer[128];                          /*/设置写入缓冲区/*/
		string str;
		for (size_t i = 0; i < 256; ++i)
		{
			if (_infos[i]._count>0)
			{
				str += _infos[i]._ch;
				str += ",";
				str += _itoa(_infos[i]._count, buffer, 10);     
				/*/itoa将整数_count转换成字符存入buffer中，10为进制/*/
			      
				str += '\n';
			}
			fputs(str.c_str(), finconfig);
			str.clear();
		}
		fclose(fout);
		fclose(fin);
		fclose(finconfig);
	}




	/*/解压缩/*/
	void UnCompress(const char* filename)
	{
		string configfilename = filename;
		configfilename += ".config";
		FILE* foutconfig = fopen(configfilename.c_str(), "rb");
		assert(foutconfig);
		string str;
		LongType charCount = 0;
		while (Readline(foutconfig, str))      
		{
			if (str.empty())
			{
				str += '\n';
			}
			else
			{
				_infos[(unsigned char)str[0]]._count = atoi(str.substr(2).c_str());  
		/*/将配置文件中保存的字符格式转换为次数，
		（如a,4所以从第2个字符开始）/*/
				str.clear();
			}
		}


		/*/重建哈夫曼树/*/
		CharInfo invalid(0);
		HuffmanTreetree(_infos, 256, invalid);
		charCount = tree.GetRootNode()->_weight._count;

		string Compressfilename = filename;
		Compressfilename += ".compress";
		FILE* fout = fopen(Compressfilename.c_str(), "rb");
		assert(fout);

		string UnCompressfilename = filename;
		UnCompressfilename += ".uncompress";
		FILE* fin = fopen(UnCompressfilename.c_str(), "wb");
		assert(fin);
		char ch = fgetc(fout);
		HuffmanNode* root = tree.GetRootNode();
		HuffmanNode* cur = root;
		int pos = 7;
		while (1)
		{
			if (ch & (1 << pos))
			{
				cur = cur->_right;
			}
			else
			{
				cur = cur->_left;
			}
			if (pos-- == 0)
			{
				pos = 7;
				ch = fgetc(fout);          /*/继续读取字符/*/
			}
			if (cur->_left == NULL&&cur->_right == NULL)
			{
				fputc(cur->_weight._ch, fin);

				if (--charCount == 0)
				{
					break;
				}
				cur = root;
			}
		}
		fclose(fin);

	}

protected:
	void GenerateHuffmanCode(HuffmanNode* root, string code)
	{
		if (root == NULL)
		{
			return;
		}
		if (root->_left)
		{
			GenerateHuffmanCode(root->_left, code + '0');
		}

		if (root->_right)
		{
			GenerateHuffmanCode(root->_right, code + '1');
		}
		if ((root->_left == NULL) && (root->_right == NULL))
		{
			_infos[root->_weight._ch]._code = code;
		}
	}
	bool Readline(FILE* fout, string& str)
	{
		char ch = fgetc(fout);
		if (feof(fout))
		{
			return false;
		}
		while (!feof(fout) && ch != '\n')
		{
			str += ch;
			ch = fgetc(fout);
		}
		return true;
	}
protected:
	CharInfo _infos[256];
};
void TestCompress()
{	
	FileCompress fc;
	double start_compress = clock();	 
	fc.Compress("Input.txt");
	double finish_compress = clock();	
	 fc.UnCompress("Input.txt");
	double finish_uncompress = clock();
	cout << "压缩时间是：" << finish_compress - start_compress << "ms" << endl;
	cout << "解压缩时间是：" << finish_uncompress - finish_compress << "ms" << endl;
}
void wztest(char* s)
{
	FileCompress fc;
	double start_compress = clock();	 
	fc.Compress(s);
	double finish_compress = clock();	
	 fc.UnCompress(s);
	double finish_uncompress = clock();
	cout << "压缩时间是：" << finish_compress - start_compress << "ms" << endl;
	cout << "解压缩时间是：" << finish_uncompress - finish_compress << "ms" << endl;
}
#include 
#include 
using namespace std;

void testfile()
{ 
	char *s="WZXXXXXXXXXXXX.TXT";

ofstream fout(s);
int  ss=100;
while(ss--){
	fout <<"123abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
}
wztest(s);
}
int main0()
{  

	 TestCompress();
	system("pause");
	return 0;
} 
int main()
{ FILE *pFile = fopen("xxx.txt", "w");  
char x[]="wzzx    sts    bit   ";
fwrite(x, 6,12,pFile);
 fclose(pFile);  fflush(pFile); 
	wztest("xxx.txt");
	system("pause");
	return 0;
} 
　


 
ogr
pgspt
 
 
%^&*(

程序运行可以进行微设计
可以用用户输入绝对路径
然后将对应的文件压缩 同文件目录中产生新文件
注意转义操作

 　


　ABCDEFGH　
LMOIJK
　
PQRSD