Compressor Huffman

Um sistema de compressão e descompressão de arquivos baseado no algoritmo de codificação de Huffman. Este projeto implementa compressão sem perdas, garantindo que os dados originais sejam perfeitamente recuperados após a descompressão.

🎯 Funcionamento

O Compressor Huffman funciona através dos seguintes passos:

1. Análise de Frequência: Conta a ocorrência de cada byte no arquivo de entrada
2. Construção da Árvore: Cria uma árvore binária baseada nas frequências dos caracteres
3. Geração de Códigos: Atribui códigos binários mais curtos aos caracteres mais frequentes
4. Compressão: Substitui cada caractere pelo seu código Huffman correspondente
5. Armazenamento: Salva a árvore de Huffman junto com os dados comprimidos

Comportamento Esperado

• Compressão: Reduz o tamanho do arquivo mantendo todos os dados originais
• Descompressão: Recupera exatamente o arquivo original
• Validação: Verifica automaticamente a integridade dos dados
• Estatísticas: Fornece informações detalhadas sobre a compressão

🏗️ Estrutura do Projeto

HuffmanCompressor/
├── src/                    # Código fonte
│   ├── main.c             # Programa principal
│   ├── data_structures.c  # Implementação das estruturas de dados
│   ├── file_io.c          # Operações de entrada/saída
│   └── huffman_algorithm.c # Algoritmo de Huffman
├── include/               # Arquivos de cabeçalho
│   ├── data_structures.h  # Definições das estruturas
│   ├── file_io.h          # Interface de I/O
│   └── huffman_algorithm.h # Interface do algoritmo
├── bin/                   # Executáveis compilados
├── tests/                 # Testes unitários
│   └── test_huffman.c     # Testes automatizados
├── examples/              # Exemplos de uso
├── docs/                  # Documentação adicional
├── Makefile               # Sistema de build
└── README.md              # Este arquivo

🚀 Compilação e Uso

Pré-requisitos

• Compilador GCC (ou compatível)
• Sistema Unix/Linux/Windows com suporte a C99

Compilação

# Compilar o projeto
make

# Compilar com otimizações
make release

# Compilar para debug
make debug

Uso Básico

# Comprimir um arquivo
./bin/huffman_compressor -c arquivo.txt arquivo.huf

# Descomprimir um arquivo
./bin/huffman_compressor -d arquivo.huf arquivo_descomprimido.txt

# Modo verboso (mostra estatísticas)
./bin/huffman_compressor -c -v imagem.jpg imagem.huf

Opções Disponíveis

• -c, --compress - Comprime o arquivo de entrada
• -d, --decompress - Descomprime o arquivo de entrada
• -v, --verbose - Modo verboso com estatísticas detalhadas
• -h, --help - Mostra a mensagem de ajuda

🧪 Testes

Testes Básicos

# Executar testes de integração
make test

Testes Unitários

# Executar testes unitários
make test-unit

Validação Automática

O sistema inclui validação automática que verifica se a descompressão reproduz exatamente o arquivo original.

📊 Características Técnicas

Estruturas de Dados

• Árvore de Huffman: Implementada com nós dinâmicos
• Fila de Prioridade: Min-heap para construção eficiente da árvore
• Buffer de Bits: Otimização para manipulação de bits

Algoritmo

• Análise de Frequência: Contagem de caracteres únicos
• Construção da Árvore: Algoritmo de Huffman clássico
• Codificação: Geração de códigos prefix-free
• Compressão: Substituição de caracteres por códigos binários

Otimizações

• Buffer de Leitura: Processamento em chunks para arquivos grandes
• Manipulação de Bits: Operações eficientes de bit-level
• Gestão de Memória: Alocação e liberação cuidadosa

📈 Performance

O algoritmo de Huffman oferece:

• Compressão sem perdas: Recuperação perfeita dos dados originais
• Eficiência: O(log n) para construção da árvore
• Flexibilidade: Funciona com qualquer tipo de arquivo
• Escalabilidade: Processa arquivos de qualquer tamanho

🔧 Comandos Makefile

make              # Compila o projeto
make clean        # Remove arquivos de compilação
make test         # Executa testes básicos
make test-unit    # Executa testes unitários
make debug        # Compila com flags de debug
make release      # Compila com otimizações
make check        # Verifica warnings
make help         # Mostra ajuda

📝 Exemplos de Saída

Compressão Verbosa

Arquivo de entrada: documento.txt (1024 bytes)
Arquivo de saída: documento.huf
Operação: Compressão
Iniciando...
Comprimindo 'documento.txt' para 'documento.huf'...
Compressão concluída com sucesso!
Taxa de compressão: 45.2%
Tempo de execução: 0.023 segundos

Descompressão com Validação

Descomprimindo 'documento.huf' para 'documento_descomprimido.txt'...
Descompressão concluída com sucesso!
✓ Validação: Arquivo descomprimido é idêntico ao original
Tempo de execução: 0.018 segundos

🤝 Contribuição

Para contribuir com o projeto:

1. Mantenha a modularidade
2. Adicione testes para novas funcionalidades
3. Documente as mudanças
4. Siga os padrões de código estabelecidos

📄 Licença

Este projeto é de código aberto e está disponível sob a licença MIT.