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这是手把手带着用C++把哈夫曼编码从头到尾撸了一遍,从为啥要压缩,哈夫曼树怎么建,编码表怎么生成,到怎么编码解码,怎么算压缩率,完整代码和运行结果也摆出来了,也说了说哈夫曼的短板
思考题1: 对于字符串"AAAAAP",字符'A'频率为5,'P'频率为1。构建哈夫曼树时,优先队列按频率升序弹出,P(1)先出,A(5)后出合并。因此P为左子树(编码'0'),A为右子树(编码'1'),最终输出A的编码为"1",P的编码为"0"。而特判path==""是处理文本只有单一字符的情况。这时候哈夫曼树只有一个根节点,而且这个节点就是叶子节点。如果不做特判,递归遍历时path一直为空,会让这个字符的编码是空字符串,无法进行后面的压缩和解压。特判赋予其默认编码保证了单字符文本的编码完整性
思考题2: 所有字符码长之和有可能比定长编码更差。哈夫曼编码的核心目标是最小化带权路径长度,就是最小化平均码长,不是单纯最小化所有字符码长的算术和。例子:假设字符集为四个字符,频率分别是0.5,0.25,0.125,0.125。哈夫曼树把两个0.125合并成0.25,再跟0.25合并成0.5,最后再和0.5合并。这个时候四个字符的码长分别是1,2,3,3,码长之和是9,但是定长编码的码长都是2,码长之和是8,在这样的分布下,哈夫曼编码的总码长劣于定长编码
思考题3: 压缩短文本时码表会让文件变大。对于只有10个字符的短文本,假如有5种不同字符,原始体积只有10字节,压缩后除了比特流,还需要附带包含字符,编码长度和具体编码值的头部码表。因为码表自身也有结构性冗余,占用空间往往远超短文本压缩所省下的比特数,所以总体积膨胀。
真实工程可以用这个方案解决:设定一个压缩阈值,对小于阈值的文件直接明文存储,不再压缩 |
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