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         int i;
  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                 fwrite(&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                 fwrite(&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(SHUFFNODE *node1, SHUFFNODE *node2)
  47 {
  48         if (node1->freq < node2->freq) return 1;
  49         if (node1->freq > 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,"rb")) == 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,*fictnode;
 124
 125         /* Ordenamos inicialmente la inputlist para tomar las dos freqs min */
 126         while (lastsymbol > list) {
 127                 /* Ordeno la lista por frecuencia descendente */
 128                 qsort(list,listcount,sizeof(SHUFFNODE),shuff_compnode);
 129                 /* Tomo los ultimos dos elementos, generando dos nodos del arbol */
 130                 node1 = (SHUFFNODE*)malloc(sizeof(SHUFFNODE));
 131                 node2 = (SHUFFNODE*)malloc(sizeof(SHUFFNODE));
 132                 shuff_cpynode(node1,lastsymbol-1);
 133                 shuff_cpynode(node2,lastsymbol);
 134                 lastsymbol -= 1;
 135                 /* Nodo ficticio con la suma de las probs y los ptros a childs */
 136                 lastsymbol->symbol = 256;
 137                 lastsymbol->freq = node1->freq + node2->freq;
 138                 lastsymbol->lchild = node1;
 139                 lastsymbol->rchild = node2;
 140                 --listcount;
 141         }
 142
 143         /* Devuelvo el puntero a la raiz del arbol de huffman */
 144         return lastsymbol;
 145 }
 146
 147 void shuff_printcodes(SHUFFCODE *codetable,t_freq *freqtable)
 148 {
 149         int i,j;
 150         unsigned short int auxcode;
 151         unsigned char bit;
 152
 153         for (i = 0; i < 256; ++i) {
 154                 if (codetable[i].codelength > 0) {
 155                         auxcode = codetable[i].code;
 156                         printf("Symbol:%i  Freq: %li  Code:",i,freqtable[i]);
 157                         for (j = codetable[i].codelength-1; j >= 0; --j) {
 158                                 auxcode = codetable[i].code;
 159                                 auxcode = auxcode >> j;
 160                                 bit = auxcode & 1;
 161                                 printf("%i",bit);
 162                         }
 163                         printf("  Length:%i\n",codetable[i].codelength);
 164                 }
 165         }
 166 }
 167
 168 void shuff_zerocodes(SHUFFCODE *table)
 169 {
 170         int i;
 171
 172         /* Inicializo los codigos prefijos */
 173         for (i = 0; i < 256; ++i) {
 174                 table[i].code = 0;
 175                 table[i].codelength = 0;
 176         }
 177 }
 178
 179 void shuff_buildcodes(SHUFFCODE *table, SHUFFNODE *node, int level, int code)
 180 {
 181         if (node->symbol < 256) {
 182                 /* Guardo el codigo en la tabla */
 183                 table[node->symbol].code = code;
 184                 table[node->symbol].codelength = level;
 185         }
 186         else {
 187                 code = code << 1;
 188                 shuff_buildcodes(table,node->lchild,level+1,code);
 189                 code |= 1;
 190                 shuff_buildcodes(table,node->rchild,level+1,code);
 191         }
 192 }
 193
 194
 195
 196 int shuff_encode_symbols(t_freq *ftable, SHUFFCODE *ctable, char* inputfile, char *outputfile) {
 197
 198         FILE *fpsource,*fpdest;
 199         int symbol,i;
 200         unsigned long int sourcesize;
 201         char bit;
 202         SHUFFCODE symbolcode;
 203
 204         /* Abrimos el file */
 205         if ((fpsource = fopen(inputfile,"rb")) == NULL) return 0;
 206         if ((fpdest = fopen(outputfile,"wb")) == NULL) return 0;
 207
 208         /* Guardamos el size el archivo original e inputlist como header */
 209         fseek(fpsource,0,SEEK_END);
 210         sourcesize = ftell(fpsource);
 211         fwrite(&sourcesize,sizeof(unsigned long int),1,fpdest);
 212         fwrite(ftable,sizeof(t_freq),256,fpdest);
 213
 214         /* Encodeo */
 215         fseek(fpsource,0,SEEK_SET);
 216         while (!feof(fpsource)) {
 217                 /* Levanto un symbolo (byte) */
 218                 symbol = fgetc(fpsource);
 219                 if (symbol == EOF) continue;
 220
 221                 /* Cargamos el codigo y lo emitimos */
 222                 symbolcode = ctable[symbol];
 223                 for (i = symbolcode.codelength; i > 0; --i) {
 224                         bit = (symbolcode.code >> (i-1)) & 1;
 225                         putbit(bit,0,0,fpdest);
 226                 }
 227         }
 228
 229         /* Hacemos un flush de lo que haya quedado en el buffer de salida */
 230         putbit(0,0,1,fpdest);
 231         fclose(fpsource);
 232         fclose(fpdest);
 233         return 1;
 234 }
 235
 236 int shuff_encode_file(char *inputfile, char *outputfile)
 237 {
 238         /* Locals */
 239         t_freq *freqtable = (t_freq*)malloc(sizeof(t_freq)*256);
 240         SHUFFNODE *inputlist;
 241         SHUFFNODE *codetree;
 242         SHUFFCODE *codetable = (SHUFFCODE*)malloc(sizeof(SHUFFCODE)*256);
 243         int freqcount = 0,i;
 244
 245         /* Armamos la tabla de frecuencias */
 246         if (!shuff_scanfreq(inputfile,freqtable)) return -1;
 247
 248         /* Armo el input list y genero el arbol de huffman */
 249         inputlist = shuff_buildlist(freqtable, &freqcount);
 250         codetree = shuff_buildtree(inputlist,freqcount);
 251
 252         /* Armo la tabla de codigos prefijos para el encoder */
 253         shuff_zerocodes(codetable);
 254         shuff_buildcodes(codetable,codetree,0,0);
 255         shuff_printcodes(codetable,freqtable);
 256
 257         /* Encodeo byte per byte */
 258         shuff_encode_symbols(freqtable,codetable,inputfile,outputfile);
 259 }
 260
 261 int shuff_decode(char *inputfile, char *outputfile)
 262 {
 263         SHUFFNODE *inputlist;
 264         SHUFFNODE *codetree;
 265         t_freq *ftable = (t_freq*)malloc(sizeof(t_freq)*256);
 266         unsigned long int bytesleft;
 267         FILE *fpsource;
 268         FILE *fpdest;
 269         int i,freqcount = 0;
 270
 271         /* Levanto cuantos bytes decodeo y la freq table */
 272         if ((fpsource = fopen(inputfile,"rb")) == NULL) return 0;
 273         if ((fpdest = fopen(outputfile,"wb")) == NULL) return 0;
 274         fread(&bytesleft,sizeof(unsigned long int),1,fpsource);
 275         fread(ftable,sizeof(unsigned long int),256,fpsource);
 276         inputlist = shuff_buildlist(ftable, &freqcount);
 277         codetree = shuff_buildtree(inputlist,freqcount);
 278
 279         fclose(fpsource);
 280         fclose(fpdest);
 281
 282
 283 }
 284
 285 int main(int argc, char* argv[])
 286 {
 287         if (argc == 1) return -1;
 288
 289         /* Comprimo */
 290         shuff_encode_file(argv[1],"output.shf");
 291
 292         /* Decodeo */
 293         shuff_decode("output.shf","decoded.dat");
 294
 295         return 0;
 296 }