হাফম্যান কোডিং

হাফম্যান কোডিং হল ক্ষতিহীন ডেটা কম্প্রেশন অ্যালগরিদম। এই অ্যালগরিদমে একটি পরিবর্তনশীল-দৈর্ঘ্যের কোড বিভিন্ন অক্ষর ইনপুট করার জন্য বরাদ্দ করা হয়। কোডের দৈর্ঘ্য কত ঘন ঘন অক্ষর ব্যবহার করা হয় তার সাথে সম্পর্কিত। বেশিরভাগ ঘন ঘন অক্ষরের ছোট কোড থাকে এবং কম ঘন ঘন অক্ষরের জন্য লম্বা কোড থাকে।

প্রধানত দুটি অংশ আছে। প্রথমটি হাফম্যান ট্রি তৈরি করার জন্য, এবং অন্যটি কোডগুলি খুঁজে পেতে গাছটি অতিক্রম করার জন্য৷

উদাহরণের জন্য, কিছু স্ট্রিং "YYYZXXYYX" বিবেচনা করুন, Y অক্ষরের ফ্রিকোয়েন্সি X থেকে বড় এবং Z অক্ষরের কম্পাঙ্ক সবচেয়ে কম। তাই Y-এর কোডের দৈর্ঘ্য X-এর থেকে ছোট, এবং X-এর কোড Z-এর থেকে ছোট হবে৷

• প্রতিটি অক্ষরের ফ্রিকোয়েন্সি অনুযায়ী কোড বরাদ্দ করার জটিলতা হল O(n log n)

ইনপুট − বিভিন্ন অক্ষর সহ একটি স্ট্রিং, বলুন "ACCEBFFFFAAXXBLKE"
আউটপুট − বিভিন্ন অক্ষরের জন্য কোড:

Data: K, Frequency: 1, Code: 0000
Data: L, Frequency: 1, Code: 0001
Data: E, Frequency: 2, Code: 001
Data: F, Frequency: 4, Code: 01
Data: B, Frequency: 2, Code: 100
Data: C, Frequency: 2, Code: 101
Data: X, Frequency: 2, Code: 110
Data: A, Frequency: 3, Code: 111

অ্যালগরিদম

হাফম্যান কোডিং(স্ট্রিং)

ইনপুট − বিভিন্ন অক্ষর সহ একটি স্ট্রিং৷

আউটপুট − প্রতিটি স্বতন্ত্র অক্ষরের জন্য কোড।

Begin
   define a node with character, frequency, left and right child of the node for Huffman tree.
   create a list ‘freq’ to store frequency of each character, initially all are 0
   for each character c in the string do
      increase the frequency for character ch in freq list.
   done
   for all type of character ch do
      if the frequency of ch is non zero then add ch and its frequency as a node of priority queue Q.
   done
   while Q is not empty do
      remove item from Q and assign it to left child of node
      remove item from Q and assign to the right child of node
      traverse the node to find the assigned code
   done
End

traverseNode(n:node, code)

ইনপুট - হাফম্যান গাছের নোড n, এবং পূর্ববর্তী কল থেকে বরাদ্দ করা কোড

আউটপুট − প্রতিটি অক্ষরের সাথে বরাদ্দ করা কোড

if left child of node n ≠ φ then
   traverseNode(leftChild(n), code+’0’) //traverse through the left child
   traverseNode(rightChild(n), code+’1’) //traverse through the right child
else
   display the character and data of current node.

উদাহরণ

#include<iostream>
#include<queue>
#include<string>
using namespace std;
struct node{
   int freq;
   char data;
   const node *child0, *child1;
   node(char d, int f = -1){ //assign values in the node
      data = d;
      freq = f;
      child0 = NULL;
      child1 = NULL;
   }
   node(const node *c0, const node *c1){
      data = 0;
      freq = c0->freq + c1->freq;
      child0=c0;
      child1=c1;
   }
   bool operator<( const node &a ) const { //< operator performs to find priority in queue
      return freq >a.freq;
   }
   void traverse(string code = "")const{
      if(child0!=NULL){
         child0->traverse(code+'0'); //add 0 with the code as left child
         child1->traverse(code+'1'); //add 1 with the code as right child
      }else{
         cout << "Data: " << data<< ", Frequency: "<<freq << ", Code: " << code<<endl;
      }
   }
};
void huffmanCoding(string str){
   priority_queue<node> qu;
   int frequency[256];
   for(int i = 0; i<256; i++)
      frequency[i] = 0; //clear all frequency
   for(int i = 0; i<str.size(); i++){
      frequency[int(str[i])]++; //increase frequency
   }
   for(int i = 0; i<256; i++){
      if(frequency[i]){
         qu.push(node(i, frequency[i]));
      }
   }
   while(qu.size() >1){
      node *c0 = new node(qu.top()); //get left child and remove from queue
      qu.pop();
      node *c1 = new node(qu.top()); //get right child and remove from queue
      qu.pop();
      qu.push(node(c0, c1)); //add freq of two child and add again in the queue
   }
   cout << "The Huffman Code: "<<endl;
   qu.top().traverse(); //traverse the tree to get code
}
main(){
   string str = "ACCEBFFFFAAXXBLKE"; //arbitray string to get frequency
   huffmanCoding(str);
}

আউটপুট

The Huffman Code:
Data: K, Frequency: 1, Code: 0000
Data: L, Frequency: 1, Code: 0001
Data: E, Frequency: 2, Code: 001
Data: F, Frequency: 4, Code: 01
Data: B, Frequency: 2, Code: 100
Data: C, Frequency: 2, Code: 101
Data: X, Frequency: 2, Code: 110
Data: A, Frequency: 3, Code: 111