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如何建立优秀企业网站,成都百度百科推广,小说网站源码html,别人做的网站如何要回服务器https://github.com/nhaok169/huffman-compressor.git 一、设计思路 1、目标: 实现基于标准 ASCII (0–127) 的哈夫曼压缩、解压与在压缩文件中按原始字符串查找功能。 2、总体流程: encoder#xff1a;读取文本文件#xff0c;统计字符频率#xff0c;构建哈…https://github.com/nhaok169/huffman-compressor.git一、设计思路1、目标:实现基于标准 ASCII (0–127) 的哈夫曼压缩、解压与在压缩文件中按原始字符串查找功能。2、总体流程:encoder读取文本文件统计字符频率构建哈夫曼树生成每个字符的变长码写出自定义二进制格式文件头 HUFF 原始字节数 字符表 压缩数据并输出压缩比信息。decoder读取二进制格式重建哈夫曼解码树从字符表按位读取压缩数据遍历树恢复原字节写回解压后的文本文件。finder在压缩文件中读取字符表并用其生成目标字符串对应的比特序列然后在压缩比特流上做位级搜索使用滑动窗口与类似 BoyerMoore 的部分跳跃优化并通过遍历哈夫曼树统计并报告匹配出现的位置以原字符序号计。3、项目文件快速索引main.cpp程序入口与参数解析。encoder.h / encoder.cpp压缩器声明与实现。decoder.h / decoder.cpp解压器声明与实现含树结点创建/销毁、按位拆分函数。finder.h / finder.cpp在压缩文件中查找原始字符串功能。common.h通用声明split 函数原型。哈夫曼压缩工具设计报告4、文件格式设计定义了专用的压缩文件格式确保压缩数据的完整性和可识别性[4字节] 魔数: HUFF (0x48554646)[4字节] 原始文件大小[1字节] 字符种类数 N[编码表] N个条目每个包含[1字节] 字符[1字节] 编码长度(bits)[X字节] 编码数据((len7)/8字节高位对齐)[压缩数据] 哈夫曼编码的bits流二、代码说明2.1 数据结构定义2.1.1 哈夫曼树节点encoder.htypedef struct htnode {unsigned long weight; // 字符频次权值int par; // 父节点索引int lc, rc; // 左右孩子节点索引} htnode;2.1.2 编码信息结构encoder.htypedef struct huffcode {unsigned char src; // 源字符unsigned char len; // 编码长度位unsigned char bits[16]; // 编码数据最大支持127位编码} huffcode;2.1.3 解码树节点decoder.htypedef struct denode {unsigned char ch; // 叶子节点存储的字符struct denode* left; // 左孩子指针编码位0struct denode* right; // 右孩子指针编码位1} denode, deptr;2.1.4 查找模块编码节点finder.htypedef struct {unsigned char len; // 编码长度unsigned char *code; // 编码位数组}node, *codeptr;2.2 核心函数说明2.2.1 压缩模块encoder.c主函数encoderint encoder(char *inputf, char *outputf);功能实现完整的哈夫曼编码压缩流程流程统计字符频次构建哈夫曼树生成编码表写入文件头压缩数据写入计算压缩率辅助函数tobyteunsigned char tobyte(unsigned char* src, int len);功能将位数组转换为字节参数src-位数组指针len-位数组长度返回值转换后的字节说明函数prompt2void prompt2();功能显示压缩程序的使用说明和文件格式2.2.2 解压模块decoder.c主函数decoderint decoder(char *inputf, char *outputf);功能解压哈夫曼压缩文件流程验证文件格式读取编码表重建哈夫曼解码树解码数据写入输出文件树操作函数deptr createnode(); // 创建新节点void destroy(deptr root); // 销毁解码树void split(unsigned char ch, unsigned char *tem, int chlen);// 字节拆分说明函数promptvoid prompt();功能显示解压程序的使用说明2.2.3 查找模块finder.c主函数finderint finder(char *inputf, char *seekword);功能在压缩文件中直接查找字符串特点无需完全解压文件使用滑动窗口技术应用Sunday算法优化匹配核心算法构建查找字符串的位模式预计算跳转表坏字符和好后缀规则滑动窗口匹配实时解码定位说明函数prompt3void prompt3();功能显示查找程序的使用说明2.2.4 主程序main.c主函数mainint main(int argc, char *argv[]);功能命令行接口和功能分发支持模式-e压缩模式-d解压模式-f查找模式帮助函数print_usagevoid print_usage(const char *prog_name);功能显示程序使用帮助2.3 关键技术点2.3.1 压缩优化小文件处理特殊处理单字符文件内存管理静态数组和动态分配结合边界检查严格检查字符范围(0-127)2.3.2 查找优化窗口技术MAXR100000定义滑动窗口大小跳表预计算减少不必要的匹配尝试增量解码仅解码必要部分2.3.3 错误处理文件打开失败检测格式验证魔数检查内存分配失败处理无效字符范围检查2.4 性能特点时间复杂度压缩O(n log m)n为字符数m为字符种类解压O(n)查找O(n m)n为文件大小m为模式长度空间复杂度压缩O(1)额外空间固定大小数组查找O(k)窗口空间k为窗口大小压缩率对文本文件有较好的压缩效果小文件可能因编码表开销导致负压缩三、分析1. 查询错误的可能性与效率关系分析1.1 错误可能性分析当查询字符串的哈夫曼编码较短时可能存在伪匹配问题。风险场景示例假设- 字符A的编码012位- 字符B的编码102位- 查询字符串AB的编码0110伪匹配风险原始文本是XY其中- X的编码末尾位为...01- Y的编码开头位为...10- 实际比特流...01 10...虽然编码边界在01和10之间但在比特流层面连续的0110会被误识别为AB。错误概率计算- 假设字符集大小m- 平均编码长度L bits- 查询字符串长度k 字符- 查询编码总长K bits伪匹配概率 ≈ P ≈ (1/2)^(K-1) × (字符边界对齐概率)1.2 效率关系查询字符串长度与效率的权衡查询长度错误风险匹配效率内存开销优化策略过短1-2字符高风险伪匹配多高候选多低增加验证步骤中等3-10字符中等风险中等中等平衡策略较长10字符低风险低候选少高预计算跳表2. 压缩率优化分析2.1 当前压缩率损失分析主要损失点编码表存储开销// 每个字符存储// 1字节字符 1字节长度 ceil(len/8)字节编码// 对于短编码存储开销可能大于压缩收益小文件编码表占比过大小文件压缩示例50字符- 编码表假设20个字符 × 平均3字节 60字节- 数据压缩后50字符 × 平均3位 约19字节- 总大小79字节 原始50字节负压缩2.2 提高压缩率的具体方法方法1编码表也按位紧密排列如你所提压缩率提升估计- 减少填充位每个文件末尾最多节省7位- 对小文件更显著相对占比更高方法2动态块压缩思路- 将大文件分成块如64KB- 每块独立统计频率、生成编码- 编码表只需存储差异部分优点- 适应局部统计特性- 减少编码表存储四、使用限制字符范围仅支持标准ASCII字符0-127文件大小支持最大4GB文件编码长度单个字符编码最长127位内存要求查找功能需要较大的窗口内存五、扩展性支持UTF-8编码添加多线程压缩/解压支持目录批量处理添加进度显示支持更多压缩参数调整