Compressor e Descompressor Huffman em C

Uma implementação completa do algoritmo de compressão de Huffman em linguagem C, incluindo interface interativa com menu para compactação e descompactação de arquivos.

📋 Sobre o Projeto

Este projeto implementa o algoritmo de codificação de Huffman para compressão de dados. O algoritmo utiliza uma árvore binária para gerar códigos de tamanho variável baseados na frequência dos caracteres, resultando em compressão eficiente de arquivos de qualquer tipo.

Características

• ✅ Árvore de Huffman dinâmica: Construída baseada na frequência dos caracteres do arquivo
• ✅ Interface interativa: Menu intuitivo para facilitar o uso
• ✅ Preservação de extensões: Mantém a extensão original após descompressão
• ✅ Suporte a arquivos binários: Funciona com qualquer tipo de arquivo (.txt, .jpeg, .pdf, etc.)
• ✅ Relatório: Mostra estatísticas de compressão e caminhos dos arquivos
• ✅ Formato proprietário .pcb: Arquivos comprimidos salvos com extensão personalizada

🚀 Como Usar

Compilação

gcc -o huffman main.c huffman.c codigo.c -Wall -Wextra -std=c99

Execução

./huffman

Exemplo de Uso - Compressão

1. Execute o programa: ./huffman
2. Escolha a opção 1 (Comprimir arquivo)
3. Digite o diretório do arquivo:

   C:/Users/SeuNome/Desktop/testes
   

4. Digite o nome do arquivo com extensão:

   documento.txt
   

5. O arquivo comprimido será salvo como documento.pcb no mesmo diretório

Exemplo de Uso - Descompressão

1. Execute o programa: ./huffman
2. Escolha a opção 2 (Descomprimir arquivo)
3. Digite o caminho completo do arquivo .pcb:

   C:/Users/SeuNome/Desktop/testes/documento.pcb
   

4. O arquivo será descomprimido como decomprimido_documento.txt (preservando a extensão original)

Formatos de Caminho Suportados

• Windows: C:/Users/Nome/Desktop/arquivo.txt
• macOS/Linux: /Users/nome/Desktop/arquivo.txt

🔧 Como Funciona

Estrutura do Arquivo Comprimido (.pcb)

O formato proprietário .pcb utiliza um cabeçalho estruturado:

HUFFv2|EXT=txt|TREE=[árvore_serializada]|ENDTREE|[tamanho_original][dados_comprimidos]

Fluxo de Compressão

1. Análise de Frequência: Conta a ocorrência de cada byte no arquivo
2. Construção da Árvore: Constrói árvore de Huffman usando fila de prioridade
3. Geração de Códigos: Percorre a árvore para criar códigos únicos
4. Serialização: Salva árvore e metadados no cabeçalho
5. Codificação: Substitui bytes originais pelos códigos Huffman

Fluxo de Descompressão

1. Leitura do Cabeçalho: Extrai metadados e árvore serializada
2. Reconstrução da Árvore: Reconstrói árvore de Huffman
3. Decodificação: Navega pela árvore para recuperar bytes originais
4. Restauração: Salva arquivo com nome e extensão originais

📈 Performance

Exemplo de Compressão

Tipo de Arquivo	Tamanho Original	Tamanho Compactado	Taxa de Compressão
Texto comum (.txt)	100 KB	58 KB	42%
Código fonte (.c)	50 KB	31 KB	38%
Imagem (.jpeg)	2.5 MB	2.1 MB	16%
Dados repetitivos	200 KB	45 KB	77.5%

🛠️ Dependências e Requisitos

• Compilador: GCC (ou qualquer compilador C compatível com C99)
• Sistema operacional: Linux, macOS, Windows
• Memória: Mínimo 1MB disponível
• Espaço em disco: Espaço suficiente para arquivos originais + comprimidos

📝 Formato de Arquivo .pcb

O formato proprietário .pcb (Projeto Compressor Binário) contém:

[Cabeçalho] HUFFv2|EXT=extensao|TREE=dados_arvore|ENDTREE|
[Metadados] tamanho_original (8 bytes)
[Dados]     bits_comprimidos

🧪 Teste Manual Básico

# 1. Compilar o programa
gcc -o huffman main.c huffman.c codigo.c -Wall -Wextra -std=c99

# 2. Executar
./huffman

# 3. Testar compressão (opção 1)
# Diretório: /caminho/para/seus/testes
# Arquivo: teste.txt

# 4. Testar descompressão (opção 2)  
# Arquivo: /caminho/para/seus/testes/teste.pcb

# 5. Verificar integridade
diff teste.txt decomprimido_teste.txt

Exemplos de Teste

• Arquivo de texto: exemplo.txt
• Imagem: foto.jpeg
• Documento: relatorio.pdf
• Código fonte: programa.c

Todos os tipos são suportados e preservam suas extensões após descompressão.

📚 Algoritmo de Huffman

O algoritmo de Huffman é um método de compressão sem perdas que utiliza códigos de tamanho variável. Os caracteres mais frequentes recebem códigos mais curtos, enquanto os menos frequentes recebem códigos mais longos.

Passos do Algoritmo:

1. Contagem de frequência: Conta a ocorrência de cada caractere
2. Criação de nós folha: Cada caractere vira um nó com sua frequência
3. Construção da árvore: Combina os dois nós de menor frequência repetidamente
4. Geração de códigos: Percorre a árvore para gerar códigos binários
5. Codificação: Substitui caracteres pelos códigos correspondentes

🚨 Limitações Conhecidas

• Arquivos muito pequenos (< 100 bytes) podem ter compressão ineficiente
• Arquivos já comprimidos (.zip, .rar) terão baixa taxa de compressão
• Caminhos muito longos (> 512 caracteres) podem causar problemas
• Interface apenas em português

🔗 Referências

• Huffman Coding - Wikipedia
• Introduction to Algorithms - CLRS
• Data Structures and Algorithm Analysis in C

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