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| import java.io.FileInputStream; import java.io.FileNotFoundException; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.io.ObjectInputStream; import java.io.ObjectOutputStream; import java.io.OutputStream; import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.Collections; import java.util.HashMap; import java.util.List; import java.util.Map; import java.util.Map.Entry; public class TestHuffmanCode {
public static void main(String[] args) { // String msg="can you can a can as a can canner can a can."; // byte[] bytes = msg.getBytes(); // //进行赫夫曼编码压缩 // byte[] b = huffmanZip(bytes); // //使用赫夫曼编码进行解码 // byte[] newBytes = decode(huffCodes,b); // System.out.println(new String(newBytes)); String src="1.bmp"; String dst="2.zip"; // try { // zipFile(src, dst); // } catch (IOException e) { // e.printStackTrace(); // } try { unZip("2.zip", "3.bmp"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } /** * 文件的解压 * @param src * @param dst * @throws Exception */ public static void unZip(String src,String dst) throws Exception { //创建一个输入流 InputStream is = new FileInputStream("2.zip"); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(is); //读取byte数组 byte[] b = (byte[]) ois.readObject(); //读取赫夫曼编码表 Map<Byte, String> codes = (Map<Byte, String>) ois.readObject(); ois.close(); is.close(); //解码 byte[] bytes = decode(codes, b); //创建一个输出流 OutputStream os = new FileOutputStream(dst); //写出数据 os.write(bytes); os.close(); } /** * 压缩文件 * @param src * @param dst * @throws IOException */ public static void zipFile(String src,String dst) throws IOException { //创建一个输入流 InputStream is = new FileInputStream(src); //创建一个和输入流指向的文件大小一样的byte数组 byte[] b = new byte[is.available()]; //读取文件内容 is.read(b); is.close(); //使用赫夫曼编码进行编码 byte[] byteZip = huffmanZip(b); //输出流 OutputStream os = new FileOutputStream(dst); ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(os); //把压缩后的byte数组写入文件 oos.writeObject(byteZip); //把赫夫曼编码表写入文件 oos.writeObject(huffCodes); oos.close(); os.close(); } /** * 使用指定的赫夫曼编码表进行解码 * @param huffCodes2 * @param b * @return */ private static byte[] decode(Map<Byte, String> huffCodes, byte[] bytes) { StringBuilder sb = new StringBuilder(); //把byte数组转为一个二进制的字符串 for(int i=0;i<bytes.length;i++) { byte b = bytes[i]; //是否是最后一个。 boolean flag = (i==bytes.length-1); sb.append(byteToBitStr(!flag,b)); } //把字符串按照指定的赫夫曼编码进行解码 //把赫夫曼编码的键值对进行调换 Map<String, Byte> map = new HashMap<>(); for(Map.Entry<Byte, String> entry:huffCodes.entrySet()) { map.put(entry.getValue(), entry.getKey()); } //创建一个集合,用于存byte List<Byte> list = new ArrayList<>(); //处理字符串 for(int i=0;i<sb.length();) { int count=1; boolean flag = true; Byte b=null; //截取出一个byte while(flag) { String key = sb.substring(i, i+count); b = map.get(key); if(b==null) { count++; }else { flag=false; } } list.add(b); i+=count; } //把集合转为数组 byte[] b = new byte[list.size()]; for(int i=0;i<b.length;i++) { b[i]=list.get(i); } return b; } private static String byteToBitStr(boolean flag,byte b) { int temp=b; if(flag) { temp|=256; } String str = Integer.toBinaryString(temp); if(flag) { return str.substring(str.length()-8); }else { return str; } }
/** * 进行赫夫曼编码压缩的方法 * @param bytes * @return */ private static byte[] huffmanZip(byte[] bytes) { //先统计每一个byte出现的次数,并放入一个集合中 List<Node> nodes = getNodes(bytes); //创建一颗赫夫曼树 Node tree = createHuffmanTree(nodes); //创建一个赫夫曼编码表 Map<Byte, String> huffCodes = getCodes(tree); //编码 byte[] b = zip(bytes,huffCodes); return b; } /** * 进行赫夫曼编码 * @param bytes * @param huffCodes2 * @return */ private static byte[] zip(byte[] bytes, Map<Byte, String> huffCodes) { StringBuilder sb = new StringBuilder(); //把需要压缩的byte数组处理成一个二进制的字符串 for(byte b:bytes) { sb.append(huffCodes.get(b)); } //定义长度 int len; if(sb.length()%8==0) { len=sb.length()/8; }else { len=sb.length()/8+1; } //用于存储压缩后的byte byte[] by = new byte[len]; //记录新byte的位置 int index = 0; for(int i=0;i<sb.length();i+=8) { String strByte; if(i+8>sb.length()) { strByte = sb.substring(i); }else { strByte = sb.substring(i, i+8); } byte byt = (byte)Integer.parseInt(strByte, 2); by[index]=byt; index++; } return by; }
//用于临时存储路径 static StringBuilder sb = new StringBuilder(); //用于存储赫夫曼编码 static Map<Byte, String> huffCodes = new HashMap<>(); /** * 根据赫夫曼树获取赫夫曼编码 * @param tree * @return */ private static Map<Byte, String> getCodes(Node tree) { if(tree==null) { return null; } getCodes(tree.left,"0",sb); getCodes(tree.right,"1",sb); return huffCodes; }
private static void getCodes(Node node, String code, StringBuilder sb) { StringBuilder sb2 = new StringBuilder(sb); sb2.append(code); if(node.data==null) { getCodes(node.left, "0", sb2); getCodes(node.right, "1", sb2); }else { huffCodes.put(node.data, sb2.toString()); } }
/** * 创建赫夫曼树 * @param nodes * @return */ private static Node createHuffmanTree(List<Node> nodes) { while(nodes.size()>1) { //排序 Collections.sort(nodes); //取出两个权值最低的二叉树 Node left = nodes.get(nodes.size()-1); Node right = nodes.get(nodes.size()-2); //创建一颗新的二叉树 Node parent = new Node(null, left.weight+right.weight); //把之前取出来的两颗二叉树设置为新创建的二叉树的子树 parent.left=left; parent.right=right; //把前面取出来的两颗二叉树删除 nodes.remove(left); nodes.remove(right); //把新创建的二叉树放入集合中 nodes.add(parent); } return nodes.get(0); }
/** * 把byte数组转为node集合 * @param bytes * @return */ private static List<Node> getNodes(byte[] bytes) { List<Node> nodes = new ArrayList<>(); //存储每一个byte出现了多少次。 Map<Byte, Integer> counts = new HashMap<>(); //统计每一个byte出现的次数 for(byte b:bytes) { Integer count = counts.get(b); if(count==null) { counts.put(b, 1); }else { counts.put(b, count+1); } } //把每一个键值对转为一个node对象 for(Map.Entry<Byte, Integer> entry:counts.entrySet()) { nodes.add(new Node(entry.getKey(), entry.getValue())); } return nodes; }
}
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