如何在文件中打印位而不是字节

How can I print a bit instead of byte in a file?

本文关键字：字节 打印 文件      更新时间：2023-10-16

我正在使用霍夫曼算法来开发文件压缩器，现在我面临着一个问题：

通过使用算法到单词：堆栈溢出，我得到以下结果：

a,c,e,f,k,l,r,s,t,v,w = 1 time repeated
o = 2 times repeated
a,c,e,f,k,l,r,s,t,v,w = 7.69231%
and
o = 15.3846%

所以我开始插入到二叉树中，这将得到我的结果：

o=00
a=010
e=0110
c=0111
t=1000
s=1001
w=1010
v=1011
k=1100
f=1101
r=1110
l=1111

这意味着树中字符的路径，认为 0 是左边，1 是右边。

那么"堆栈溢出"这个词将是：100110000100111010011111000010110110111011011111001010

好吧，我想将整个值放入二进制文件中以位为单位，这将导致 47 位，恰好是 6 字节，但我只能使其成为 47 字节，因为放入带有 fwrite 或 fprintf 的文件中的最小值是 1byte，通过使用 sizeof（something）。

比我的问题是：我怎么能只在我的文件中打印一个位？

只需将"标头"写入文件：位数，然后将位"打包"为字节，填充最后一个。下面是一个示例。

#include <stdio.h>
FILE* f;
/* how many bits in current byte */
int bit_counter;
/* current byte */
unsigned char cur_byte;
/* write 1 or 0 bit */
void write_bit(unsigned char bit)
{
    if(++bit_counter == 8)
    {
        fwrite(&cur_byte,1,1,f);
        bit_counter = 0;
        cur_byte = 0;
    }
    cur_byte <<= 1;
    cur_byte |= bit;
}
int main()
{
    f = fopen("test.bits", "w");
    cur_byte = 0;
    bit_counter = 0;
    /* write the number of bits here to decode the bitstream later (47 in your case) */
    /* int num = 47; */           
    /* fwrite(num, 1, 4, f); */
    write_bit(1);
    write_bit(0);
    write_bit(0);
    /* etc...  - do this in a loop for each encoded character */
    /* 100110000100111010011111000010110110111011011111001010 */
    if(bit_counter > 0)
    {
         // pad the last byte with zeroes
         cur_byte <<= 8 - bit_counter;
         fwrite(&cur_byte, 1, 1, f);
    }
    fclose(f);
    return 0;
}

当然，要完成完整的霍夫曼编码器，您必须在开始时编写位代码。

这是一个编码问题。问题是文件只能包含字节 - 所以 1 和 0 在文件中只能是"1"和"0" - 1 和 0 的字符，它们是字节。

您需要做的是将位打包成字节，创建一个包含一组字节中的位的文件。您将无法在文本编辑器中打开文件 - 它不知道您要将每个位显示为 1 或 0 个字符，它将显示每个打包的字节。不过，您可以使用了解如何使用二进制文件的编辑器打开它。例如，vim 可以做到这一点。

至于额外的尾随字节或文件结束标记，您将不得不创建某种编码约定。例如，你可以用额外的零打包和填充，就像你在评论中提到的那样，但按照惯例，前 N 个字节是元数据 - 例如数据长度，文件中有多少位是有趣的。这种事情很常见。

您需要自己管理它，通过缓冲要写入的位，并且仅在具有完整字节时才实际写入数据。像...

 void writeBit(bool b)
 {
   static char buffer=0;
   static int bitcount=0;
   buffer = (buffer << 1) | (b ? 1:0);
   if (++bitcount == 8)
   {
     fputc(buffer); // write out the byte
     bitcount = 0;
     buffer = 0;
   }
 }

以上不是可重入的（并且可能效率很低） - 你需要确保你以某种方式刷新任何半写的字节在最后，（写额外的 7 个零位，也许），但你应该得到一般的想法。

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