将位写入C++文件

Question

我正在进行哈夫曼编码的工作，已经构建出字符频率表。

std::map<char,int> frequencyTable;

然后我建立了Huffman树，之后按照以下方式建立了编码表：

std::map<char,std::vector<bool> > codes;

现在我要逐个字符读取输入文件，并通过编码表对它们进行编码，但我不知道如何将位写入二进制输出文件。有什么建议吗？

更新： 现在我正在尝试使用以下函数：

void Encoder::makeFile()
{
char c,ch;
unsigned char ch2;
while(inFile.get(c))
{
    ch=c;
    //send the Huffman string to output file bit by bit
    for(unsigned int i=0;i < codes[ch].size();++i)
    {
        if(codes[ch].at(i)==false){
            ch2=0;
        }else{
            ch2=1;
        }
        encode(ch2, outFile);
    }
}
ch2=2; // send EOF
encode(ch2, outFile);

inFile.close();
outFile.close();
}

还有这个：

void Encoder::encode(unsigned char i, std::ofstream & outFile)
{
int bit_pos=0; //0 to 7 (left to right) on the byte block
unsigned char c; //byte block to write

if(i<2) //if not EOF
{
    if(i==1)
        c |= (i<<(7-bit_pos)); //add a 1 to the byte
    else //i==0
        c=c & static_cast<unsigned char>(255-(1<<(7-bit_pos))); //add a 0
    ++bit_pos;
    bit_pos%=8;
    if(bit_pos==0)
    {
        outFile.put(c);
        c='\0';
    }
}
else
{
    outFile.put(c);
}
}

但是，我不知道为什么，它不起作用，循环从未执行过，编码函数也从未被使用，为什么呢？

- Alfredo Liardo

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由于只有256个可能的字符值，请考虑创建一个256个元素的数组，而不是使用char作为键的映射。如果只使用了少量可能的字符，则这可能会使用额外的内存，但比映射查找快得多。 - Neil Kirk

这是一个学校项目，我的主要目标是让程序运行起来，因为很不幸，我剩下的时间很少。 - Alfredo Liardo

Answer 1

您不能直接向文件中写入单个比特。读/写的I/O单元是字节（8位）。因此，您需要将布尔值打包成8位的块，然后再写入字节。例如，请参见在C中以位形式写入文件或如何在C中写入单个位。

- Jean-Baptiste Yunès

Answer 2

C++ 标准流支持对底层 CPU 支持的最小单位进行访问，即字节。

在 C++ 中有一些实现了位流类的方式，比如 Stanford Bitstream Class。

另一种方法可以使用 std::bitset 类。

- harper

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用 std::vector<bool> 不是更容易吗？ - didierc

C++中的bool不是一个位。 - Jean-Baptiste Yunès

@Jean-BaptisteYunès 这很有趣。它是如何实现的或者有任何参考资料吗？ - Abhinav Gauniyal

需要查看标准，但通常是一个 int。 - Jean-Baptiste Yunès

3.9.1/7 类型 bool、char、char16_t、char32_t、wchar_t 以及有符号和无符号整数类型被统称为整数类型。整数类型的同义词是整型。 - Jean-Baptiste Yunès

std::bitset - 这个类模拟了一个bool元素的数组。 - Risinek