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。我们先来看基本概念。
1.什么是哈夫曼树?
哈夫曼树是一种***二叉树，它的***点体现在它的的带权路径长度最小。(结点的带权路径长度为：结点的路径长度乘以结点的权值，树的带权路径长度为所有叶子结点带权路径长度之和)
2.什么是哈弗曼编码?
从哈弗曼树的根结点开始，按照左子树分配代码“0”，右子树分配代码“1”的规则，直到叶子结点为止，每个叶子结点的哈弗曼编码就是从根结点开始，一直到该叶子结点为止，把途中经过的代码按顺序串起来就OK了。
3.什么是哈弗曼压缩?
Huffman( 哈夫曼 ) 算法在上世纪五十年代初提出来了，它是一种无损压缩方法，在压缩过程中不会丢失信息熵，而且可以证明 Huffman 算法在无损压缩算法中是***的。 Huffman 原理简单，实现起来也不困难，在现在的主流压缩软件得到了广泛的应用。对应用程序、重要资料等绝对不允许信息丢失的压缩场合， Huffman 算法是非常好的选择。
哈夫曼压缩，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。
有了以上的基本概念，我们就可以动手实现哈弗曼压缩软件了!
4.哈弗曼压缩软件的实现：
在文件中，所有的数据都是以字节的形式存在的，一个字节是8位，所以所有可能出现的字节在0——256之间(不包括256)，所以，***步要做的事情就是，把文件所有的字节的出现频率统计出来，并用频率做为权值生成一棵哈弗曼树：
Java代码：
- int[] ByteCount = new int[256];//字节频率统计
- InputStream fis = new FileInputStream(pathName_former);
- InputStream bis = new BufferedInputStream(fis);//创建文件输入流
- while(bis.available()>0){
- int tmp = bis.read();
- ByteCount[tmp]++;
- }//统计频率
- //构造哈弗曼树
- hfmTree hfm = new hfmTree(ByteCount);
- Java代码
- public hfmTree(int[] rank){//根据频率构造哈弗曼树
- //把频率不为零的字节加入节点优先级队列
- PriorityQueue nodes = new java.util.PriorityQueue();
- for(int i=0;i
- if(rank[i]!=0){
- nodes.add(new hfmNode(rank[i],i));
- }
- }
- //构造哈弗曼树
- while(nodes.size()!=1){
- hfmNode node_1 = nodes.poll();//1
- hfmNode node_2 = nodes.poll();//2
- hfmNode addNode = new hfmNode(node_1.getRank()+node_2.getRank(),0);
- addNode.setLeft(node_1);
- addNode.setRight(node_2);
- nodes.add(addNode);
- }
- root = nodes.poll();
- }//构造函数(correct)
接下来，要做的就是获得0——256之间每个字节所对应的哈弗曼编码，用一个String[] Code = new Code[256]保存下来：
- Java代码//获得编码
- private void getStrByte(hfmNode node,String s){
- if(node.getLeft()==null&&node.getRight()==null){
- Code[node.getData()] = s;//获得编码字符串
- }
- if(node.getLeft()!=null){
- getStrByte(node.getLeft(),s+"0");
- }//左零 if(node.getRight()!=null){
- getStrByte(node.getRight(),s+"1");
- }//右1
- }
- 然后就是把每个字节的编码长度打入文件：Java代码//先将0-255的编码长度打到文件里
- for(int i=0;i
- if(Code[i]==null||Code[i]==""){
- Code[i] = "";
- bos.write(0);
- }else{
- bos.write(Code[i].length());
- }
- }
接下来就是，将每个字节的编码打入文件(这里需要吧8个长度的01串转换成一个byte打入文件)：
- Java代码//把每个字节的编码表打到文件里
- int i = 0;//第i个字节
- int count = 0;//满8打一，计数器
- String writeCode = "";//写入的8位编码
- String allCode = "";//所有待写入的编码
- String inCode = "";
- while(i<256||count>=8){
- if(count>=8){//满8
- writeCode = allCode.substring(0,8);//前8位
- count-=8;
- allCode = allCode.substring(8);
- bos.write(changeString(writeCode));//写入一个字节
- }else{
- count+=Code[i].length();
- allCode+=Code[i];
- inCode+=Code[i];
- i++;//严重错误发生地
- }
- }
- //如果不满8位的
- if(allCode.length()>0){
- int len = 8-allCode.length();//补零
- for(int j=0;j
- allCode+="0";
- }
- inCode+=allCode;
- bos.write(changeString(allCode));
- }
***就是把文件中的所有字节按照这种哈弗曼的编码方式保存到文件中，过程类似于上一步(在***打入末尾补入的0的个数，主要是为了方便解压缩)：Java代码//编码表输出完毕，将文件中的字节按照这种编码方式压缩。
- InputStream ins = new FileInputStream(pathName_former);
- InputStream buf = new BufferedInputStream(ins);//创建输入流
- count = 0;
- writeCode = "";
- allCode = "";
- while(buf.available()>0||count>=8){
- if(count>=8){//满8
- writeCode = allCode.substring(0,8);//前8位
- count-=8;
- allCode = allCode.substring(8);
- bos.write(changeString(writeCode));//写入一个字节
- }else{
- int data = buf.read();
- count+=Code[data].length();
- allCode+=Code[data];
- }
- }
- //如果不满8位的
- if(allCode.length()>0){
- int len = 8-allCode.length();//补零
- for(int j=0;j
- allCode+="0";
- }
- bos.write(changeString(allCode));
- bos.write(len);//补入了几个0
- }else{
- bos.write(0);//补入了0个0
- }
到这里，整个压缩过程基本完成了。希望对大家有帮助。
【编辑推荐】
