学弟学妹们,学会霍夫曼编码后,再也不用担心网络带宽了!(2)

简介: 学弟学妹们,学会霍夫曼编码后,再也不用担心网络带宽了!

当树构建完毕后,我们来统计一下要发送的比特数。


image.png


1)来看字符这一列。四个字符 A、B、C、D 共计 4*8=32 比特。每个英文字母均占用一个字节,即 8 个比特。


2)来看频率这一列。A 5 次,B 1 次,C 6 次,D 3 次,一共 15 比特。


3)来看编码这一列。A 的编码为 11,对应霍夫曼树上的 15→9→5,也就是说,从根节点走到叶子节点 A,需要经过 11 这条路径;对应的 B 需要走过 100 这条路径;对应的 D 需要走过 101 这条路径;对应的 C 需要走过 0 这条路径。


4)来看长度这一列。A 的编码为 11,出现了 5 次,因此占用 10 个比特,即 1111111111;B 的编码为 100,出现了 1 次,因此占用 3 个比特,即 100;C 的编码为 0,出现了 6 次,因此占用 6 个比特,即 000000;D 的编码为 101,出现了 3 次,因此占用 9 个比特,即 101101101。


哈夫曼编码从本质上讲,是将最宝贵的资源(最短的编码)给出现概率最多的数据。在上面的例子中,C 出现的频率最高,它的编码为 0,就省下了不少空间。


结合生活中的一些情况想一下,也是这样,我们把最常用的放在手边,这样就能提高效率,节约时间。所以,我有一个大胆的猜想,霍夫曼就是这样发现编码的最优解的。


在没有经过霍夫曼编码之前,字符串“BCAADDDCCACACAC”的二进制为:


10000100100001101000001010000010100010001000100010001000100001101000011010000010100001101000001010000110100000101000011


也就是占了 120 比特。


编码之后为:


0000001001011011011111111111


占了 28 比特。


但考虑到解码,需要把霍夫曼树的结构也传递过去,于是字符占用的 32 比特和频率占用的 15 比特也需要传递过去。总体上,编码后比特数为 32 + 15 + 28 = 75,比 120 比特少了 45 个,效率还是非常高的。


关于霍夫曼编码的 Java 示例,我在这里也贴出来一下,供大家参考。

class HuffmanNode {
    int item;
    char c;
    HuffmanNode left;
    HuffmanNode right;
}
class ImplementComparator implements Comparator<HuffmanNode> {
    public int compare(HuffmanNode x, HuffmanNode y) {
        return x.item - y.item;
    }
}
public class Huffman {
    public static void printCode(HuffmanNode root, String s) {
        if (root.left == null && root.right == null && Character.isLetter(root.c)) {
            System.out.println(root.c + "   |  " + s);
            return;
        }
        printCode(root.left, s + "0");
        printCode(root.right, s + "1");
    }
    public static void main(String[] args) {
        int n = 4;
        char[] charArray = { 'A', 'B', 'C', 'D' };
        int[] charfreq = { 5, 1, 6, 3 };
        PriorityQueue<HuffmanNode> q = new PriorityQueue<HuffmanNode>(n, new ImplementComparator());
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            HuffmanNode hn = new HuffmanNode();
            hn.c = charArray[i];
            hn.item = charfreq[i];
            hn.left = null;
            hn.right = null;
            q.add(hn);
        }
        HuffmanNode root = null;
        while (q.size() > 1) {
            HuffmanNode x = q.peek();
            q.poll();
            HuffmanNode y = q.peek();
            q.poll();
            HuffmanNode f = new HuffmanNode();
            f.item = x.item + y.item;
            f.c = '-';
            f.left = x;
            f.right = y;
            root = f;
            q.add(f);
        }
        System.out.println(" 字符 | 霍夫曼编码 ");
        System.out.println("--------------------");
        printCode(root, "");
    }
}


本例的输出结果如下所示:


字符 | 霍夫曼编码

--------------------

C   |  0

B   |  100

D   |  101

A   |  11


给大家留个作业题吧,考虑一下霍夫曼编码的时间复杂度,知道的学弟学妹可以在留言区给出答案哈。


相关文章
|
算法 搜索推荐 程序员
学弟学妹们,学会霍夫曼编码后,再也不用担心网络带宽了!(1)
学弟学妹们,学会霍夫曼编码后,再也不用担心网络带宽了!
124 0
学弟学妹们,学会霍夫曼编码后,再也不用担心网络带宽了!(1)
|
28天前
|
SQL 安全 网络安全
网络安全与信息安全:知识分享####
【10月更文挑战第21天】 随着数字化时代的快速发展,网络安全和信息安全已成为个人和企业不可忽视的关键问题。本文将探讨网络安全漏洞、加密技术以及安全意识的重要性,并提供一些实用的建议,帮助读者提高自身的网络安全防护能力。 ####
65 17
|
1月前
|
存储 SQL 安全
网络安全与信息安全:关于网络安全漏洞、加密技术、安全意识等方面的知识分享
随着互联网的普及,网络安全问题日益突出。本文将介绍网络安全的重要性,分析常见的网络安全漏洞及其危害,探讨加密技术在保障网络安全中的作用,并强调提高安全意识的必要性。通过本文的学习,读者将了解网络安全的基本概念和应对策略,提升个人和组织的网络安全防护能力。
|
1月前
|
SQL 安全 网络安全
网络安全与信息安全:关于网络安全漏洞、加密技术、安全意识等方面的知识分享
随着互联网的普及,网络安全问题日益突出。本文将从网络安全漏洞、加密技术和安全意识三个方面进行探讨,旨在提高读者对网络安全的认识和防范能力。通过分析常见的网络安全漏洞,介绍加密技术的基本原理和应用,以及强调安全意识的重要性,帮助读者更好地保护自己的网络信息安全。
53 10
|
1月前
|
SQL 安全 网络安全
网络安全与信息安全:关于网络安全漏洞、加密技术、安全意识等方面的知识分享
在数字化时代,网络安全和信息安全已成为我们生活中不可或缺的一部分。本文将介绍网络安全漏洞、加密技术和安全意识等方面的内容,并提供一些实用的代码示例。通过阅读本文,您将了解到如何保护自己的网络安全,以及如何提高自己的信息安全意识。
62 10
|
1月前
|
存储 监控 安全
云计算与网络安全:云服务、网络安全、信息安全等技术领域的融合与挑战
本文将探讨云计算与网络安全之间的关系,以及它们在云服务、网络安全和信息安全等技术领域中的融合与挑战。我们将分析云计算的优势和风险,以及如何通过网络安全措施来保护数据和应用程序。我们还将讨论如何确保云服务的可用性和可靠性,以及如何处理网络攻击和数据泄露等问题。最后,我们将提供一些关于如何在云计算环境中实现网络安全的建议和最佳实践。
|
1月前
|
监控 安全 网络安全
网络安全与信息安全:漏洞、加密与意识的交织
在数字时代的浪潮中,网络安全与信息安全成为维护数据完整性、保密性和可用性的关键。本文深入探讨了网络安全中的漏洞概念、加密技术的应用以及提升安全意识的重要性。通过实际案例分析,揭示了网络攻击的常见模式和防御策略,强调了教育和技术并重的安全理念。旨在为读者提供一套全面的网络安全知识框架,从而在日益复杂的网络环境中保护个人和组织的资产安全。
|
1月前
|
安全 网络安全 数据安全/隐私保护
网络安全与信息安全:关于网络安全漏洞、加密技术、安全意识等方面的知识分享
在数字化时代,网络安全和信息安全已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。本文将深入探讨网络安全漏洞、加密技术和安全意识等方面的问题,并提供一些实用的建议和解决方案。我们将通过分析网络攻击的常见形式,揭示网络安全的脆弱性,并介绍如何利用加密技术来保护数据。此外,我们还将强调提高个人和企业的安全意识的重要性,以应对日益复杂的网络威胁。无论你是普通用户还是IT专业人士,这篇文章都将为你提供有价值的见解和指导。
|
1月前
|
安全 算法 网络协议
网络安全与信息安全知识分享
本文深入探讨了网络安全漏洞、加密技术以及安全意识三个方面,旨在帮助读者更好地理解和应对网络安全威胁。通过分析常见的网络安全漏洞类型及其防范措施,详细介绍对称加密和非对称加密的原理和应用,并强调提高个人和企业安全意识的重要性,为构建更安全的网络环境提供指导。
49 2
|
1月前
|
安全 网络安全 数据安全/隐私保护
网络安全与信息安全:漏洞、加密与意识的艺术
在数字世界的迷宫中,网络安全和信息安全是守护者之剑。本文将揭示网络漏洞的面纱,探索加密技术的奥秘,并强调安全意识的重要性。通过深入浅出的方式,我们将一起走进这个充满挑战和机遇的领域,了解如何保护我们的数字身份不受威胁,以及如何在这个不断变化的环境中保持警惕和适应。
42 1