src/statichuff/statichuff.c

   1
   2 #include "statichuff.h"
   3 #include "../vfile/vfile.h"
   4 #include <stdlib.h>
   5
   6 void putbit(char bit, char restart, char flush, VFILE *fp)
   7 {
   8         static unsigned long int bits_buffer = 0;
   9         static unsigned char bits_used = 0;
  10
  11         /* me obligan a emitir el output */
  12         if ((flush == 1) && (bits_used > 0)) {
  13                 bits_buffer = bits_buffer << ((sizeof(unsigned long int)*8) - bits_used);
  14                 vfwrite(&bits_buffer,sizeof(unsigned long int),1,fp);
  15                 bits_buffer = 0;
  16                 bits_used = 0;
  17                 return;
  18         }
  19         /* me indican que comienza un nuevo output */
  20         if (restart) {
  21                 bits_buffer = 0;
  22                 bits_used = 0;
  23         }
  24         /* inserto el bit en el buffer */
  25         bits_buffer = bits_buffer << 1;
  26         bits_buffer |= bit;
  27         bits_used++;
  28
  29         /* lleno el buffer, escribo */
  30         if (bits_used == 32) {
  31                 vfwrite(&bits_buffer,sizeof(unsigned long int),1,fp);
  32                 bits_buffer = 0;
  33                 bits_used = 0;
  34         }
  35         return;
  36 }
  37
  38 void shuff_cpynode(SHUFFNODE *node1, SHUFFNODE *node2)
  39 {
  40         node1->symbol = node2->symbol;
  41         node1->freq = node2->freq;
  42         node1->lchild = node2->lchild;
  43         node1->rchild = node2->rchild;
  44 }
  45
  46 int shuff_compnode(const void *node1, const void *node2)
  47 {
  48         if (((SHUFFNODE*)node1)->freq < ((SHUFFNODE*)node2)->freq) return 1;
  49         if (((SHUFFNODE*)node1)->freq > ((SHUFFNODE*)node2)->freq) return -1;
  50         return 0;
  51 }
  52
  53 int shuff_rescalefreq(t_freq *freqtable)
  54 {
  55         int i;
  56         t_freq totalfreq = 0;
  57
  58         /* Divido por la mitad las frecuencias, asegurando de no perder */
  59         /* frequencias en 1, por ello le sumo 1 antes de partir */
  60         for (i = 0; i < 256; i++) {
  61                 freqtable[i] = (freqtable[i] << 2) | 1;
  62                 totalfreq += freqtable[i];
  63         }
  64
  65         return totalfreq;
  66 }
  67
  68 int shuff_scanfreq(char *inputfile, t_freq *freqtable)
  69 {
  70         /* Locals */
  71         FILE *fp;
  72         t_freq sumfreq = 0;
  73         int i,symbol;
  74
  75         /* Inicializamos la tabla de frecuencias */
  76         for (i = 0; i < 256; ++i) freqtable[i] = 0;
  77
  78         /* Abrimos el file */
  79         if ((fp = fopen(inputfile,"r")) == NULL) return 0;
  80         while (!feof(fp)) {
  81                 /* Contamos las frecuencias */
  82                 symbol = fgetc(fp);
  83                 if (symbol == EOF) continue;
  84
  85                 freqtable[symbol]++;
  86                 ++sumfreq;
  87
  88                 /* Si llegue al tope de freq acumulada, halve em */
  89                 if (sumfreq == 14930352)
  90                         sumfreq = shuff_rescalefreq(freqtable);
  91         }
  92
  93         fclose(fp);
  94         return 1;
  95 }
  96
  97 SHUFFNODE *shuff_buildlist(t_freq *freqtable, int *nonzerofreqs)
  98 {
  99         int i,j = 0,nonzero = 0;
 100         SHUFFNODE *inputlist;
 101
 102         /* Calculo cuantas frequencias > 0 hay y creo la tabla */
 103         for (i = 0; i < 256; ++i) if (freqtable[i] > 0) nonzero++;
 104         inputlist = (SHUFFNODE*)malloc(sizeof(SHUFFNODE)*nonzero);
 105
 106         /* Cargo la inputlist del huffman solo con freqs > 0 */
 107         for (i = 0; i < 256; ++i)
 108                 if (freqtable[i] > 0) {
 109                         inputlist[j].symbol = i;
 110                         inputlist[j].freq = freqtable[i];
 111                         inputlist[j].lchild = NULL;
 112                         inputlist[j].rchild = NULL;
 113                         j++;
 114                 }
 115
 116         *nonzerofreqs = nonzero;
 117         return inputlist;
 118 }
 119
 120 SHUFFNODE *shuff_buildtree(SHUFFNODE *list, int listcount)
 121 {
 122         SHUFFNODE *lastsymbol = list+(listcount-1);
 123         SHUFFNODE *node1,*node2;
 124
 125         while (lastsymbol > list) {
 126                 /* Ordeno la lista por frecuencia descendente */
 127                 qsort(list,listcount,sizeof(SHUFFNODE),shuff_compnode);
 128                 /* Tomo los ultimos dos elementos, generando dos nodos del arbol */
 129                 node1 = (SHUFFNODE*)malloc(sizeof(SHUFFNODE));
 130                 node2 = (SHUFFNODE*)malloc(sizeof(SHUFFNODE));
 131                 shuff_cpynode(node1,lastsymbol-1);
 132                 shuff_cpynode(node2,lastsymbol);
 133                 lastsymbol -= 1;
 134                 /* Nodo ficticio con la suma de las probs y los ptros a childs */
 135                 lastsymbol->symbol = 256;
 136                 lastsymbol->freq = node1->freq + node2->freq;
 137                 lastsymbol->lchild = node1;
 138                 lastsymbol->rchild = node2;
 139                 --listcount;
 140         }
 141
 142         /* Devuelvo el puntero a la raiz del arbol de huffman */
 143         return lastsymbol;
 144 }
 145
 146 void shuff_printcodes(SHUFFCODE *codetable,t_freq *freqtable)
 147 {
 148         int i,j;
 149         unsigned short int auxcode;
 150         unsigned char bit;
 151
 152         for (i = 0; i < 256; ++i) {
 153                 if (codetable[i].codelength > 0) {
 154                         auxcode = codetable[i].code;
 155                         printf("Symbol:%i  Freq: %li  Code:",i,freqtable[i]);
 156                         for (j = codetable[i].codelength-1; j >= 0; --j) {
 157                                 auxcode = codetable[i].code;
 158                                 auxcode = auxcode >> j;
 159                                 bit = auxcode & 1;
 160                                 printf("%i",bit);
 161                         }
 162                         printf("  Length:%i\n",codetable[i].codelength);
 163                 }
 164         }
 165 }
 166
 167 void shuff_zerocodes(SHUFFCODE *table)
 168 {
 169         int i;
 170
 171         /* Inicializo los codigos prefijos */
 172         for (i = 0; i < 256; ++i) {
 173                 table[i].code = 0;
 174                 table[i].codelength = 0;
 175         }
 176 }
 177
 178 void shuff_buildcodes(SHUFFCODE *table, SHUFFNODE *node, int level, int code)
 179 {
 180         if (node->symbol < 256) {
 181                 /* Guardo el codigo en la tabla */
 182                 table[node->symbol].code = code;
 183                 table[node->symbol].codelength = level;
 184         }
 185         else {
 186                 code = code << 1;
 187                 shuff_buildcodes(table,node->lchild,level+1,code);
 188                 code |= 1;
 189                 shuff_buildcodes(table,node->rchild,level+1,code);
 190         }
 191 }
 192
 193 int shuff_encode_symbols(t_freq *ftable, SHUFFCODE *ctable, char* inputfile, char *outputfile, long volsize)
 194 {
 195         FILE *fpsource;
 196         VFILE *fpdest;
 197         int symbol,i;
 198         unsigned long int sourcesize;
 199         char bit;
 200         SHUFFCODE symbolcode;
 201
 202         /* Abrimos el file */
 203         if ((fpsource = fopen(inputfile,"r")) == NULL) return 0;
 204         if ((fpdest = vfopen(outputfile,"w",volsize)) == NULL) return 0;
 205
 206         /* Guardamos el size el archivo original e inputlist como header */
 207         fseek(fpsource,0,SEEK_END);
 208         sourcesize = ftell(fpsource);
 209         vfwrite(&sourcesize,sizeof(unsigned long int),1,fpdest);
 210         vfwrite(ftable,sizeof(t_freq),256,fpdest);
 211
 212         /* Encodeo */
 213         fseek(fpsource,0,SEEK_SET);
 214         while (!feof(fpsource)) {
 215                 /* Levanto un symbolo (byte) */
 216                 symbol = fgetc(fpsource);
 217                 if (symbol == EOF) continue;
 218
 219                 /* Cargamos el codigo y lo emitimos */
 220                 symbolcode = ctable[symbol];
 221                 for (i = symbolcode.codelength; i > 0; --i) {
 222                         bit = (symbolcode.code >> (i-1)) & 1;
 223                         putbit(bit,0,0,fpdest);
 224                 }
 225         }
 226
 227         /* Hacemos un flush de lo que haya quedado en el buffer de salida */
 228         putbit(0,0,1,fpdest);
 229         fclose(fpsource);
 230         vfclose(fpdest);
 231         return 1;
 232 }
 233
 234 int shuff_encode_file(char *inputfile, char *outputfile, long volsize)
 235 {
 236         /* Locals */
 237         t_freq *freqtable = (t_freq*)malloc(sizeof(t_freq)*256);
 238         SHUFFNODE *inputlist;
 239         SHUFFNODE *codetree;
 240         SHUFFCODE *codetable = (SHUFFCODE*)malloc(sizeof(SHUFFCODE)*256);
 241         int freqcount = 0;
 242
 243         /* Armamos la tabla de frecuencias */
 244         if (!shuff_scanfreq(inputfile,freqtable)) return 0;
 245
 246         /* Armo el input list y genero el arbol de huffman */
 247         inputlist = shuff_buildlist(freqtable, &freqcount);
 248         codetree = shuff_buildtree(inputlist,freqcount);
 249
 250         /* Armo la tabla de codigos prefijos para el encoder */
 251         shuff_zerocodes(codetable);
 252         shuff_buildcodes(codetable,codetree,0,0);
 253         /*shuff_printcodes(codetable,freqtable);*/
 254
 255         /* Encodeo byte per byte */
 256         shuff_encode_symbols(freqtable,codetable,inputfile,outputfile,volsize);
 257
 258         /* Free up memory baby yeah */
 259         free(freqtable);
 260         free(inputlist);
 261         free(codetable);
 262
 263         return 1;
 264 }
 265
 266 SHUFFNODE *shuff_decode_symbols(SHUFFNODE *entrynode, unsigned long int buffer,
 267                                                          int *bitsleft, unsigned short int *symbol)
 268 {
 269         char bit = 0;
 270
 271         /* Levanto el symbolo y si es uno valido, devuelvo */
 272         *symbol = entrynode->symbol;
 273         if (*symbol != 256) return entrynode;
 274         if (*bitsleft == 0) return entrynode;
 275
 276         /* Obtengo otro bit a procesar y me muevo en el arbol */
 277         bit = (buffer >> ((*bitsleft)-1)) & 1;
 278         --(*bitsleft);
 279         if (bit == 0) return shuff_decode_symbols(entrynode->lchild,buffer,bitsleft,symbol);
 280         else return shuff_decode_symbols(entrynode->rchild,buffer,bitsleft,symbol);
 281 }
 282
 283 int shuff_decode_file(char *inputfile, char *outputfile)
 284 {
 285         SHUFFNODE *inputlist;
 286         SHUFFNODE *codetree,*currnode;
 287         t_freq *ftable = (t_freq*)malloc(sizeof(t_freq)*256);
 288         unsigned long int bytesleft,codebuffer;
 289         VFILE *fpsource;
 290         FILE *fpdest;
 291         unsigned short int decoded_symbol;
 292         int bitsleft,freqcount = 0;
 293
 294         /* Levanto cuantos bytes decodeo y la freq table */
 295         if ((fpsource = vfopen(inputfile,"r",0)) == NULL) return 0;
 296         if ((fpdest = fopen(outputfile,"w")) == NULL) return 0;
 297         vfread(&bytesleft,sizeof(unsigned long int),1,fpsource);
 298         vfread(ftable,sizeof(unsigned long int),256,fpsource);
 299         inputlist = shuff_buildlist(ftable, &freqcount);
 300         codetree = shuff_buildtree(inputlist,freqcount);
 301         currnode = codetree;
 302
 303         while (!feof(fpsource->fp) && (bytesleft > 0)) {
 304
 305                 /* Leo un buffer de 32 bits */
 306                 if (vfread(&codebuffer,sizeof(unsigned long int),1,fpsource) != 1) continue;
 307                 bitsleft = sizeof(unsigned long int) * 8;
 308
 309                 /* Proceso el buffer sacando simbolos hasta que se me agote */
 310                 while ((bitsleft > 0) && (bytesleft > 0)) {
 311                         currnode = shuff_decode_symbols(currnode,codebuffer,&bitsleft,&decoded_symbol);
 312                         /* Si obtuve un symbolo valido lo emito*/
 313                         if (decoded_symbol != 256) {
 314                                 fputc(decoded_symbol,fpdest);
 315                                 currnode = codetree;
 316                                 --bytesleft;
 317                         }
 318                 }
 319         }
 320
 321         vfclose(fpsource);
 322         fclose(fpdest);
 323
 324         /* Free up memory baby yeah */
 325         free(ftable);
 326         free(inputlist);
 327
 328         return 1;
 329 }