简单快速的哈夫曼编码

【 tulaoshi.com - C语言心得技巧 】

下载源代码

介绍

本文描述在网上能够找到的最简单，最快速的哈夫曼编码。本方法不使用任何扩展动态库，比如STL或者组件。只使用简单的C函数，比如：memset，memmove，qsort，malloc，realloc和memcpy。

因此，大家都会发现，理解甚至修改这个编码都是很容易的。



背景

哈夫曼压缩是个无损的压缩算法，一般用来压缩文本和程序文件。哈夫曼压缩属于可变代码长度算法一族。意思是个体符号（例如，文本文件中的字符）用一个特定长度的位序列替代。因此，在文件中出现频率高的符号，使用短的位序列，而那些很少出现的符号，则用较长的位序列。

编码使用

我用简单的C函数写这个编码是为了让它在任何地方使用都会比较方便。你可以将他们放到类中，或者直接使用这个函数。并且我使用了简单的格式，仅仅输入输出缓冲区，而不象其它文章中那样，输入输出文件。

bool CompressHuffman(BYTE *pSrc, int nSrcLen, BYTE *&pDes, int &nDesLen);bool DecompressHuffman(BYTE *pSrc, int nSrcLen, BYTE *&pDes, int &nDesLen);

速度

为了让它(huffman.cpp)快速运行，我花了很长时间。同时，我没有使用任何动态库，比如STL或者MFC。它压缩1M数据少于100ms（P3处理器，主频1G）。

压缩

压缩代码非常简单，首先用ASCII值初始化511个哈夫曼节点：

CHuffmanNode nodes[511];for(int nCount = 0; nCount < 256; nCount++)    nodes[nCount].byAscii = nCount;

for(nCount = 0; nCount < nSrcLen; nCount++)    nodes[pSrc[nCount]].nFrequency++;

qsort(nodes, 256, sizeof(CHuffmanNode), frequencyCompare);

int nNodeCount = GetHuffmanTree(nodes);

// parent nodepNode = &nodes[nParentNode++];// pop first childpNode->pLeft = PopNode(pNodes, nBackNode--, false);// pop second childpNode->pRight = PopNode(pNodes, nBackNode--, true);// adjust parent of the two poped nodespNode->pLeft->pParent = pNode->pRight->pParent = pNode;// adjust parent frequencypNode->nFrequency = pNode->pLeft->nFrequency + pNode->pRight->nFrequency;

int nDesIndex = 0;// loop to write codesfor(nCount = 0; nCount < nSrcLen; nCount++){        *(DWORD*)(pDesPtr+(nDesIndex>>3)) |=                   nodes[pSrc[nCount]].dwCode << (nDesIndex&7);        nDesIndex += nodes[pSrc[nCount]].nCodeLength;}

注意：在压缩缓冲区中，我们必须保存哈夫曼树的节点以及位序列，这样我们才能在解压缩时重新构造哈夫曼树（只需保存ASCII值和对应的位序列）。

解压缩

解压