อัลกอริทึมการเข้ารหัส Huffman

การเข้ารหัส Huffman เป็นอัลกอริธึมการบีบอัดข้อมูลแบบไม่สูญเสียข้อมูล ในอัลกอริธึมนี้ โค้ดความยาวผันแปรถูกกำหนดให้ป้อนอักขระต่างๆ ความยาวของโค้ดสัมพันธ์กับความถี่ในการใช้อักขระ อักขระที่ใช้บ่อยส่วนใหญ่มีรหัสที่เล็กที่สุดและรหัสที่ยาวกว่าสำหรับอักขระที่ใช้บ่อยน้อยที่สุด

ส่วนใหญ่มีสองส่วน อันแรกให้สร้างต้น Huffman และอีกอันให้สำรวจต้นไม้เพื่อค้นหารหัส

ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาสตริงบางสตริง "YYYZXXYYX" ความถี่ของอักขระ Y มากกว่า X และอักขระ Z มีความถี่น้อยที่สุด ดังนั้นความยาวของรหัสสำหรับ Y จะน้อยกว่า X และรหัสสำหรับ X จะเล็กกว่า Z

ความซับซ้อนในการกำหนดรหัสสำหรับอักขระแต่ละตัวตามความถี่คือ O(n log n)

อินพุตและเอาต์พุต

Input:
A string with different characters, say “ACCEBFFFFAAXXBLKE”
Output:
Code for different characters:
Data: K, Frequency: 1, Code: 0000
Data: L, Frequency: 1, Code: 0001
Data: E, Frequency: 2, Code: 001
Data: F, Frequency: 4, Code: 01
Data: B, Frequency: 2, Code: 100
Data: C, Frequency: 2, Code: 101
Data: X, Frequency: 2, Code: 110
Data: A, Frequency: 3, Code: 111

อัลกอริทึม

huffmanCoding (สตริง)

ป้อนข้อมูล: สตริงที่มีอักขระต่างกัน

ผลลัพธ์: รหัสสำหรับอักขระแต่ละตัว

Begin
   define a node with character, frequency, left and right child of the node for Huffman tree.
   create a list ‘freq’ to store frequency of each character, initially, all are 0
   for each character c in the string do
      increase the frequency for character ch in freq list.
   done

   for all type of character ch do
      if the frequency of ch is non zero then
         add ch and its frequency as a node of priority queue Q.
   done

   while Q is not empty do
      remove item from Q and assign it to left child of node
      remove item from Q and assign to the right child of node
      traverse the node to find the assigned code
   done
End

traverseNode(n:โหนด รหัส)

ป้อนข้อมูล: โหนด n ของแผนผัง Huffman และรหัสที่ได้รับจากการเรียกครั้งก่อน

ผลลัพธ์: รหัสที่กำหนดด้วยอักขระแต่ละตัว

if a left child of node n ≠φ then
   traverseNode(leftChild(n), code+’0’)     //traverse through the left child
   traverseNode(rightChild(n), code+’1’)    //traverse through the right child
else
   display the character and data of current node.

ตัวอย่าง

#include
#include
#include
using namespace std;

struct node {
   int freq;
   char data;
   const node *child0, *child1;

   node(char d, int f = -1) { //assign values in the node
      data = d;
      freq = f;
      child0 = NULL;
      child1 = NULL;
   }

   node(const node *c0, const node *c1) {
      data = 0;
      freq = c0->freq + c1->freq;
      child0=c0;
      child1=c1;
   }

   bool operator<( const node &a ) const { //< operator performs to find priority in queue
      return freq >a.freq;
   }

   void traverse(string code = "")const {
      if(child0!=NULL) {
         child0->traverse(code+'0'); //add 0 with the code as left child
         child1->traverse(code+'1'); //add 1 with the code as right child
      }else {
         cout << "Data: " << data<< ", Frequency: "< qu;
   int frequency[256];

   for(int i = 0; i<256; i++)
      frequency[i] = 0; //clear all frequency

   for(int i = 0; i1) {
      node *c0 = new node(qu.top()); //get left child and remove from queue
      qu.pop();
      node *c1 = new node(qu.top()); //get right child and remove from queue
      qu.pop();
      qu.push(node(c0, c1)); //add freq of two child and add again in the queue
   }

ศาล <<"The Huffman Code:"<

ผลลัพธ์

The Huffman Code:
Data: K, Frequency: 1, Code: 0000
Data: L, Frequency: 1, Code: 0001
Data: E, Frequency: 2, Code: 001
Data: F, Frequency: 4, Code: 01
Data: B, Frequency: 2, Code: 100
Data: C, Frequency: 2, Code: 101
Data: X, Frequency: 2, Code: 110
Data: A, Frequency: 3, Code: 111