src/statichuff/statichuff.c

   1
   2 #include "statichuff.h"
   3 #include <stdlib.h>
   4
   5 void putbit(char bit, char restart, char flush, FILE *fp)
   6 {
   7         static unsigned long int bits_buffer = 0;
   8         static unsigned char bits_used = 0;
   9
  10         /* me obligan a emitir el output */
  11         if ((flush == 1) && (bits_used > 0)) {
  12                 bits_buffer = bits_buffer << ((sizeof(unsigned long int)*8) - bits_used);
  13                 fwrite(&bits_buffer,sizeof(unsigned long int),1,fp);
  14                 bits_buffer = 0;
  15                 bits_used = 0;
  16                 return;
  17         }
  18         /* me indican que comienza un nuevo output */
  19         if (restart) {
  20                 bits_buffer = 0;
  21                 bits_used = 0;
  22         }
  23         /* inserto el bit en el buffer */
  24         bits_buffer = bits_buffer << 1;
  25         bits_buffer |= bit;
  26         bits_used++;
  27
  28         /* lleno el buffer, escribo */
  29         if (bits_used == 32) {
  30                 fwrite(&bits_buffer,sizeof(unsigned long int),1,fp);
  31                 bits_buffer = 0;
  32                 bits_used = 0;
  33         }
  34         return;
  35 }
  36
  37 void shuff_cpynode(SHUFFNODE *node1, SHUFFNODE *node2)
  38 {
  39         node1->symbol = node2->symbol;
  40         node1->freq = node2->freq;
  41         node1->lchild = node2->lchild;
  42         node1->rchild = node2->rchild;
  43 }
  44
  45 int shuff_compnode(const void *node1, const void *node2)
  46 {
  47         if (((SHUFFNODE*)node1)->freq < ((SHUFFNODE*)node2)->freq) return 1;
  48         if (((SHUFFNODE*)node1)->freq > ((SHUFFNODE*)node2)->freq) return -1;
  49         return 0;
  50 }
  51
  52 int shuff_rescalefreq(t_freq *freqtable)
  53 {
  54         int i;
  55         t_freq totalfreq = 0;
  56
  57         /* Divido por la mitad las frecuencias, asegurando de no perder */
  58         /* frequencias en 1, por ello le sumo 1 antes de partir */
  59         for (i = 0; i < 256; i++) {
  60                 freqtable[i] = (freqtable[i] << 2) | 1;
  61                 totalfreq += freqtable[i];
  62         }
  63
  64         return totalfreq;
  65 }
  66
  67 int shuff_scanfreq(char *inputfile, t_freq *freqtable)
  68 {
  69         /* Locals */
  70         FILE *fp;
  71         t_freq sumfreq = 0;
  72         int i,symbol;
  73
  74         /* Inicializamos la tabla de frecuencias */
  75         for (i = 0; i < 256; ++i) freqtable[i] = 0;
  76
  77         /* Abrimos el file */
  78         if ((fp = fopen(inputfile,"rb")) == NULL) return 0;
  79         while (!feof(fp)) {
  80                 /* Contamos las frecuencias */
  81                 symbol = fgetc(fp);
  82                 if (symbol == EOF) continue;
  83
  84                 freqtable[symbol]++;
  85                 ++sumfreq;
  86
  87                 /* Si llegue al tope de freq acumulada, halve em */
  88                 if (sumfreq == 14930352)
  89                         sumfreq = shuff_rescalefreq(freqtable);
  90         }
  91
  92         fclose(fp);
  93         return 1;
  94 }
  95
  96 SHUFFNODE *shuff_buildlist(t_freq *freqtable, int *nonzerofreqs)
  97 {
  98         int i,j = 0,nonzero = 0;
  99         SHUFFNODE *inputlist;
 100
 101         /* Calculo cuantas frequencias > 0 hay y creo la tabla */
 102         for (i = 0; i < 256; ++i) if (freqtable[i] > 0) nonzero++;
 103         inputlist = (SHUFFNODE*)malloc(sizeof(SHUFFNODE)*nonzero);
 104
 105         /* Cargo la inputlist del huffman solo con freqs > 0 */
 106         for (i = 0; i < 256; ++i)
 107                 if (freqtable[i] > 0) {
 108                         inputlist[j].symbol = i;
 109                         inputlist[j].freq = freqtable[i];
 110                         inputlist[j].lchild = NULL;
 111                         inputlist[j].rchild = NULL;
 112                         j++;
 113                 }
 114
 115         *nonzerofreqs = nonzero;
 116         return inputlist;
 117 }
 118
 119 SHUFFNODE *shuff_buildtree(SHUFFNODE *list, int listcount)
 120 {
 121         SHUFFNODE *lastsymbol = list+(listcount-1);
 122         SHUFFNODE *node1,*node2;
 123         int i;
 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
 194
 195 int shuff_encode_symbols(t_freq *ftable, SHUFFCODE *ctable, char* inputfile, char *outputfile) {
 196
 197         FILE *fpsource,*fpdest;
 198         int symbol,i;
 199         unsigned long int sourcesize;
 200         char bit;
 201         SHUFFCODE symbolcode;
 202
 203         /* Abrimos el file */
 204         if ((fpsource = fopen(inputfile,"rb")) == NULL) return 0;
 205         if ((fpdest = fopen(outputfile,"wb")) == NULL) return 0;
 206
 207         /* Guardamos el size el archivo original e inputlist como header */
 208         fseek(fpsource,0,SEEK_END);
 209         sourcesize = ftell(fpsource);
 210         fwrite(&sourcesize,sizeof(unsigned long int),1,fpdest);
 211         fwrite(ftable,sizeof(t_freq),256,fpdest);
 212
 213         /* Encodeo */
 214         fseek(fpsource,0,SEEK_SET);
 215         while (!feof(fpsource)) {
 216                 /* Levanto un symbolo (byte) */
 217                 symbol = fgetc(fpsource);
 218                 if (symbol == EOF) continue;
 219
 220                 /* Cargamos el codigo y lo emitimos */
 221                 symbolcode = ctable[symbol];
 222                 for (i = symbolcode.codelength; i > 0; --i) {
 223                         bit = (symbolcode.code >> (i-1)) & 1;
 224                         putbit(bit,0,0,fpdest);
 225                 }
 226         }
 227
 228         /* Hacemos un flush de lo que haya quedado en el buffer de salida */
 229         putbit(0,0,1,fpdest);
 230         fclose(fpsource);
 231         fclose(fpdest);
 232         return 1;
 233 }
 234
 235 int shuff_encode_file(char *inputfile, char *outputfile)
 236 {
 237         /* Locals */
 238         t_freq *freqtable = (t_freq*)malloc(sizeof(t_freq)*256);
 239         SHUFFNODE *inputlist;
 240         SHUFFNODE *codetree;
 241         SHUFFCODE *codetable = (SHUFFCODE*)malloc(sizeof(SHUFFCODE)*256);
 242         int freqcount = 0;
 243
 244         /* Armamos la tabla de frecuencias */
 245         if (!shuff_scanfreq(inputfile,freqtable)) return 0;
 246
 247         /* Armo el input list y genero el arbol de huffman */
 248         inputlist = shuff_buildlist(freqtable, &freqcount);
 249         codetree = shuff_buildtree(inputlist,freqcount);
 250
 251         /* Armo la tabla de codigos prefijos para el encoder */
 252         shuff_zerocodes(codetable);
 253         shuff_buildcodes(codetable,codetree,0,0);
 254         /*shuff_printcodes(codetable,freqtable);*/
 255
 256         /* Encodeo byte per byte */
 257         shuff_encode_symbols(freqtable,codetable,inputfile,outputfile);
 258
 259         return 1;
 260 }
 261
 262 SHUFFNODE *shuff_decode_symbols(SHUFFNODE *entrynode, unsigned long int buffer,
 263                                                          int *bitsleft, unsigned short int *symbol)
 264 {
 265         char bit = 0;
 266
 267         /* Levanto el symbolo y si es uno valido, devuelvo */
 268         *symbol = entrynode->symbol;
 269         if (*symbol != 256) return entrynode;
 270         if (*bitsleft == 0) return entrynode;
 271
 272         /* Obtengo otro bit a procesar y me muevo en el arbol */
 273         bit = (buffer >> ((*bitsleft)-1)) & 1;
 274         --(*bitsleft);
 275         if (bit == 0) return shuff_decode_symbols(entrynode->lchild,buffer,bitsleft,symbol);
 276         else return shuff_decode_symbols(entrynode->rchild,buffer,bitsleft,symbol);
 277 }
 278
 279 int shuff_decode_file(char *inputfile, char *outputfile)
 280 {
 281         SHUFFNODE *inputlist;
 282         SHUFFNODE *codetree,*currnode;
 283         t_freq *ftable = (t_freq*)malloc(sizeof(t_freq)*256);
 284         unsigned long int bytesleft,codebuffer;
 285         FILE *fpsource;
 286         FILE *fpdest;
 287         unsigned short int decoded_symbol;
 288         int bitsleft,freqcount = 0;
 289
 290         /* Levanto cuantos bytes decodeo y la freq table */
 291         if ((fpsource = fopen(inputfile,"rb")) == NULL) return 0;
 292         if ((fpdest = fopen(outputfile,"wb")) == NULL) return 0;
 293         fread(&bytesleft,sizeof(unsigned long int),1,fpsource);
 294         fread(ftable,sizeof(unsigned long int),256,fpsource);
 295         inputlist = shuff_buildlist(ftable, &freqcount);
 296         codetree = shuff_buildtree(inputlist,freqcount);
 297         currnode = codetree;
 298
 299         while (!feof(fpsource) && (bytesleft > 0)) {
 300
 301                 /* Leo un buffer de 32 bits */
 302                 if (fread(&codebuffer,sizeof(unsigned long int),1,fpsource) != 1) continue;
 303                 bitsleft = sizeof(unsigned long int) * 8;
 304
 305                 /* Proceso el buffer sacando simbolos hasta que se me agote */
 306                 while ((bitsleft > 0) && (bytesleft > 0)) {
 307                         currnode = shuff_decode_symbols(currnode,codebuffer,&bitsleft,&decoded_symbol);
 308                         /* Si obtuve un symbolo valido lo emito*/
 309                         if (decoded_symbol != 256) {
 310                                 fputc(decoded_symbol,fpdest);
 311                                 currnode = codetree;
 312                                 --bytesleft;
 313                         }
 314                 }
 315         }
 316
 317         fclose(fpsource);
 318         fclose(fpdest);
 319
 320         return 1;
 321 }
 322
 323 int main(int argc, char* argv[])
 324 {
 325         int cflag = 0;
 326         int dflag = 0;
 327         int tflag = 0;
 328         long int volumesize = 0;
 329         int ch;
 330
 331         while ((ch = getopt(argc, argv, "cdt:")) != -1) {
 332
 333                 switch (ch) {
 334                         case 'c': cflag = 1;
 335                                           break;
 336
 337                         case 'd': dflag = 1;
 338                                           break;
 339
 340                         case 't': tflag = 1;
 341                                           volumesize = atoi(optarg);
 342                                           break;
 343
 344                         default: fprintf(stderr, "Usage: %s [-cdt] sourcefile targetfile\n", argv[0]);
 345                                          return(2);
 346                 }
 347         }
 348
 349         if ( (argc == 1) || (cflag & dflag) || !(cflag | dflag) || ((argc - optind) < 2) ) {
 350                 fprintf(stderr, "Usage: %s [-cdt] sourcefile targetfile\n", argv[0]);
 351                 if ((tflag == 1) && (volumesize <= 0)) fprintf(stderr,"Error: The volume size must be a non-zero value\n");
 352                 return (2);
 353         }
 354
 355         if (cflag == 1) {
 356                 /* Comprimo */
 357             return shuff_encode_file(argv[optind],argv[optind+1]);
 358         }
 359
 360         if (dflag == 1) {
 361                 /* Descomprimo */
 362                 return shuff_decode_file(argv[optind],argv[optind+1]);
 363         }
 364
 365         return 0;
 366 }