sae fini les gars
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package fr.iutfbleau.sae.mhuffman;
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import java.util.ArrayList;
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import java.util.Comparator;
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import java.util.HashMap;
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import java.util.List;
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import java.util.Map;
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import fr.iutfbleau.sae.util.HuffmanNode;
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import java.util.PriorityQueue;
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/**
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* Implémente un arbre de Huffman utilisé pour la compression de données.
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* <p>
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* La classe {@code HuffmanTree} est chargée de représenter la structure
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* de l'arbre de Huffman et de générer les codes binaires associés aux symboles.
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* Elle s'appuie sur la classe {@link HuffmanNode} pour représenter les nœuds
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* de l'arbre.
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* </p>
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*
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* Cette classe construit un arbre de Huffman à partir d'un tableau
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* de fréquences. Une fois l'arbre construit, elle permet aussi de
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* générer les codes Huffman associés à chaque symbole.
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*
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* <p>
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* L'arbre est construit à partir des fréquences des symboles calculées
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* en amont (par exemple à l'aide d'une {@code FrequencyTable}).
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* Chaque symbole est d'abord représenté par une feuille, puis les nœuds
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* sont combinés progressivement selon l'algorithme de Huffman afin
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* d'obtenir un arbre binaire optimal.
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* </p>
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* Le principe est le suivant :
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* - chaque symbole non nul devient une feuille avec sa fréquence
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* - on fusionne toujours les deux plus petites fréquences
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* - on obtient une racine unique
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* - un parcours de l'arbre permet ensuite de fabriquer les codes
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*
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* <p>
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* Une fois l'arbre construit, celui-ci est parcouru afin de générer une
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* table de correspondance associant à chaque symbole un code binaire unique.
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* Les symboles les plus fréquents se retrouvent plus proches de la racine
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* et possèdent donc des codes plus courts, ce qui permet de réduire
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* la taille des données compressées.
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* </p>
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*
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* <p>
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* Cette classe ne s'occupe pas de la lecture ou de l'écriture des bits.
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* Elle fournit uniquement la structure et les informations nécessaires
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* à la compression, qui sont ensuite exploitées par des flux binaires
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* dédiés.
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* </p>
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*
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* @author Algassimou Pellel Diallo,Ayoub Anhdire
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* @version 1.0
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* @since 2025-12-13
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* Les codes sont construits en descendant l'arbre :
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* aller à gauche ajoute "0", aller à droite ajoute "1".
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*/
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public class HuffmanTree {
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/**
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* Racine de l'arbre de Huffman.
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* <p>
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* Ce nœud est le résultat final de la construction de l'arbre et constitue
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* le point de départ pour la génération des codes binaires ainsi que
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* pour le décodage des données compressées.
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* </p>
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*/
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private HuffmanNode root;
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private Map<Integer, String> codes;
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/**
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* Dictionnaire pour enregistrer les codes Huffman
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*/
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// j'ai retirer le static car chaque arbre a ses propres codes et j'utilise string plutot que int pour stocker les codes car on construit une chaine de 0 et de 1
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private Map<Integer, String> codes;
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/**
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* Construit un arbre de Huffman.
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* <p>
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* Le constructeur est responsable de l'initialisation de la structure
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* de l'arbre. En pratique, il combine les nœuds feuilles représentant
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* les symboles par ordre croissant de fréquence jusqu'à obtenir un
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* unique nœud racine.
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* </p>
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||||
* Construit l'arbre de Huffman à partir d'un tableau de fréquences.
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*
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* <p>
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||||
* Les détails de la construction (structure de données utilisée,
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* ordre des fusions, etc.) sont volontairement séparés de la logique
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||||
* de génération des codes.
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* </p>
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* @param freq tableau contenant la fréquence de chaque symbole (0 à 255)
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*/
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public HuffmanTree(int[] freq) {
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// J'initialise la racine à null.
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this.root = null;
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// je cree une collection de feuilles
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List<HuffmanNode> feuilles = new ArrayList<>();
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this.root = null;
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// pour chaque valeur(symbole) dans la table de frequence
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for (int i = 0; i < freq.length; i++) {
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// si la frequence est superieure a 0 , on cree une feuille
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if (freq[i] > 0) {
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||||
// pour la valeur (symbole) i avec frequence freq[i], on cree une feuille
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HuffmanNode feuille = new HuffmanNode(i, freq[i]);
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// on ajoute la feuille à la collection
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feuilles.add(feuille);
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}
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}
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// Création de la file de priorité avec le comparateur
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ComparateurHuffmanNode cmp = new ComparateurHuffmanNode();
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PriorityQueue<HuffmanNode> feuilles = new PriorityQueue<>(cmp);
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// On tri les feuilles par frequence croissante j'utilise un comparator qui compare la valeur retournee par getFrequence de chaque feuille
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// Referencement de methode avec ::
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feuilles.sort(Comparator.comparingInt(HuffmanNode::getFrequence));
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// flemme de faire un algo de tri alors que java le fait tres bien a voir a la fin si je vais coder une liste chainee avec un tri par insertion personnalise
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// Ajout des feuilles
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for (int i = 0; i < freq.length; i++) {
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if (freq[i] > 0) {
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feuilles.add(new HuffmanNode(i, freq[i]));
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}
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}
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// Fusion des nœuds (feuille) jusqu'à obtenir la racine
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while (feuilles.size() > 1) {
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HuffmanNode left = feuilles.poll();
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HuffmanNode right = feuilles.poll();
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HuffmanNode parent = new HuffmanNode(left, right);
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feuilles.add(parent);
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}
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// Fusion des nœuds jusqu'à obtenir la racine
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// Tant qu'il y a plus d'une feuille dans la collection
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while (feuilles.size() > 1) {
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// je prends les deux feuilles de plus faible fréquence
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HuffmanNode left = feuilles.remove(0);
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||||
HuffmanNode right = feuilles.remove(0);
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// je crée un nœud interne en les combinant
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HuffmanNode parent = new HuffmanNode(left, right);
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// j'insère le nœud parent dans la collection à la bonne position pour maintenir l'ordre (plus performant qu'un tri complet à chaque itération)
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int index = 0;
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// tant que l'index est dans les limites et que la frequence du noeud à l'index est inférieure à celle du parent
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while (index < feuilles.size() && feuilles.get(index).getFrequence() < parent.getFrequence()) {
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index++;
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}
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feuilles.add(index, parent);
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}
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// a la fin il ne reste qu'un seul noeud : la racine de l'arbre
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this.root = feuilles.get(0);
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}
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// Méthode pour générer les codes Huffman à partir de l'arbre
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// pourquoi string et pas int ? car on va construire une chaine de 0 et de 1
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/**
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* @return Map on stockera les codes Huffman sous forme de dictionnaire
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*/
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public Map<Integer,String> generateCodes() {
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/**
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* Le but de cette méthode est de pouvoir generer les codes Huffman à partir de l'arbre :
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* Les branches prendront comme valeur 1 ou 0 selon differents cas :
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* 1 - si on saute vers un fils droit
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* 0 - si on saute vers un fils gauche.
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* On construit les codes qui partent de la racine jusqu'à notre objectif
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*/
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this.codes = new HashMap<>();
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||||
// je lance la methode recursive avec une chaine vide qui va se remplir au fur et à mesure
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||||
generateCodesRec(this.root, "");
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return codes;
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}
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private void generateCodesRec(HuffmanNode node, String prefiixe) {
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// Cas de base: si le noeud est une feuille, on ajoute le code au dictionnaire
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if (node.isLeaf()) {
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||||
if (prefiixe.length() > 0){
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this.codes.put(node.getValue(), prefiixe);
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}else{
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||||
this.codes.put(node.getValue(), "0");
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}
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return;
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}
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//Case general : sinon on continue a parcourir l'arbre
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// On va a gauche en ajoutant "0" au code
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generateCodesRec(node.getLeft(), prefiixe + "0");
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||||
// On va a droite en ajoutant "1" au code
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generateCodesRec(node.getRight(), prefiixe + "1");
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}
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/**
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* @return Dictionnaire des codes Huffman
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*/
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public Map<Integer,String> getCodes(){
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return codes;
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}
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/**
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* @return le nœud racine de l'arbre de Huffman
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*/
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public HuffmanNode getRoot() {
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return root;
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||||
this.root = feuilles.poll();
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||||
}
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/**
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||||
* Lance la génération des codes Huffman en parcourant l'arbre.
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*
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* @return une map associant chaque symbole à son code Huffman
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*/
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||||
public Map<Integer, String> generateCodes() {
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||||
this.codes = new HashMap<>();
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||||
generateCodesRec(this.root, "");
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||||
return this.codes;
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||||
}
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||||
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||||
/**
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||||
* Méthode récursive qui construit les codes Huffman.
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||||
*
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* @param node nœud courant
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* @param prefixe code accumulé (suite de 0 et de 1)
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*/
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private void generateCodesRec(HuffmanNode node, String prefixe) {
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||||
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||||
// Cas feuille : on ajoute le code
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||||
if (node.isLeaf()) {
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||||
|
||||
if (prefixe.length() > 0) {
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||||
this.codes.put(node.getValue(), prefixe);
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||||
} else {
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||||
// Cas spécial : un seul symbole dans l'arbre
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||||
this.codes.put(node.getValue(), "0");
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||||
}
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||||
return;
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||||
}
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||||
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||||
// Descendre à gauche s
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||||
generateCodesRec(node.getLeft(), prefixe + "0");
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||||
|
||||
// Descendre à droite
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generateCodesRec(node.getRight(), prefixe + "1");
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||||
}
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/**
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||||
* Permet de récupérer la racine de l'arbre.
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||||
*
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* @return la racine de l'arbre de Huffman
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*/
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||||
public HuffmanNode getRoot() {
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||||
return this.root;
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||||
}
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/**
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||||
* Retourne les codes Huffman générés.
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||||
*
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||||
* @return une map symbole code
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*/
|
||||
public Map<Integer, String> getCodes() {
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||||
return this.codes;
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||||
}
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||||
}
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