数据结构课程设计.docx
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数据结构课程设计
《数据结构》课程设计
——赫夫曼编码/译码器设计
指导教师：
班级：
学号：
姓名：
数据结构课程设计任务书
一、题目：
赫夫曼编码/译码器设计
二、目的：
1、提高分析问题、解决问题的能力，进一步巩固数据结构各种原理与方法。
2、熟悉掌握一门计算机语言，可以进行数据算法的设计。
三、要求
3.1总体要求
1、要充分认识课程设计对培养自己的重要性，认真做好设计前的各项准备工作。
尤其是对编程软件的使用有基本的认识。
2、既要虚心接受老师的指导，又要充分发挥主观能动性。
结合课题，独立思考，努力钻研，勤于实践，勇于创新。
3、独立按时完成规定的工作任务，不得弄虚作假，不准抄袭他人内容，否则成绩以不及格计。
4、在设计过程中，要严格要求自己，树立严肃、严密、严谨的科学态度，必须按时、按质、按量完成课程设计。
3.2实施要求
1、理解赫夫曼编码/译码的确切意义。
2、独立进行方案的制定，系统结构设计要合理。
3、在程序开发时，则必须清楚主要实现函数的目的和作用，需要在程序书写时说明做适当的注释。
在写课设报告时，必须要将主要函数的功能和参数做详细的说明。
4、通过多组数据来检测该系统的稳定性和正确性。
3.3课程设计报告的内容及要求
在完成课题验收后，学生应在规定的时间内完成课程设计报告一份（不少于2000字）。
四、工作内容及工作计划：
（一周，集中进行）
一、实验目的
♦需求分析：
在该部分中叙述实现的功能要求；
♦概要设计：
在此说明每个部分的算法设计说明（可以是描述算法的流程图），每个程序中使用的存储结构设计说明（如果指定存储结构请写出该存储结构的定义）；
♦详细设计
各个算法实现的源程序，对每个题目要有相应的源程序（可以是一组源程序，每个功能模块采用不同的函数实现）。
源程序要按照写程序的规则来编写。
要结构清晰，重点函数的重点变量、重点功能部分要加上清晰的程序注释
二、实验原理
三、实验步骤
（1）编码结果以文本方式存储在文件Codefile中。
（2）用户界面可以设计为“菜单”方式：
显示上述功能符号，再加上“Q”，表示退出运行Quit。
请用户键入一个选择功能符。
此功能执行完毕后再显示此菜单，直至某次用户选择了“Q”为止。
（3）在程序的一次执行过程中，第一次执行I，D或C命令之后，赫夫曼树已经在内存了，不必再读入。
每次执行中不一定执行I命令，因为文件hfmTree可能早已建
好。
四、实验结果与分析
五、实验心得
在我自己课程设计中，就在编写好源代码后的调试中出现了不少的错误，遇到了很多麻烦及困难，我的调试及其中的错误和我最终找出错误，修改为正确的能够执行的程序中，通过分析，我学到了：
在定义头文件时可多不可少，即我们可多写些头文件，肯定不会出错，但是若没有定义所引用的相关头文件，必定调试不通过；
在执行译码操作时，不知什么原因，总是不能把要编译的二进制数与编译成的字符用连接号连接起来，而是按顺序直接放在一起，视觉效果不是很好。
还有就是，很遗憾的是，我们的哈夫曼编码/译码器没有像老师要求的那样完成编一个文件的功能，这是我们设计的失败之处。
通过本次数据结构的课程设计，我学习了很多在上课没懂的知识，并对求哈夫曼树及哈夫曼编码/译码的算法有了更加深刻的了解，更巩固了课堂中学习有关于哈夫曼编码的知识，真正学会一种算法了。
当求解一个算法时,不是拿到问题就不加思索地做，而是首先要先对它有个大概的了解，接着再详细地分析每一步怎么做，无论自己以前是否有处理过相似的问题，只要按照以上的步骤，必定会顺利地做出来。
这次课程设计，我在编辑中犯了不应有的错误，设计统计字符和合并时忘记应该怎样保存数据，对文件的操作也很生疏。
在不断分析后明确并改正了错误和疏漏，我的程序有了更高的质量。
六、主要代码
include
#include
#include
#include
#include
typedefstruct{//赫夫曼树的结构体
charch;
intweight;//权值
intparent,lchild,rchild;
}htnode,*hfmtree;
typedefchar**hfmcode;
voidSelect（hfmtree&HT,inta,int*p1,int*p2）//Select函数，选出HT树到a为止，权值最小且parent为0的2个节点
{
inti,j,x,y;
for（j=1;j<=a;++j）{
if（HT[j].parent==0）{
x=j;
break;
}
}
for（i=j+1;i<=a;++i）{
if（HT[i].weightx=i;//选出最小的节点
}
}
for（j=1;j<=a;++j）{
if（HT[j].parent==0&&x!
=j）
{
y=j;
break;
}
}
for（i=j+1;i<=a;++i）
{
if（HT[i].weight=i）
{
y=i;//选出次小的节点
}
}
if（x>y）{
*p1=y;
*p2=x;
}
else
{
*p1=x;
*p2=y;
}
}
voidhfmcoding（hfmtree&HT,hfmcode&HC,intn）//构建赫夫曼树HT，并求出n个字符的赫夫曼编码HC
{
inti,start,c,f,m,w;
intp1,p2;
char*cd,z;
if（n<=1）{
return;
}
m=2*n-1;
HT=（hfmtree）malloc（（m+1）*sizeof（htnode））;
for（i=1;i<=n;++i）//初始化n个叶子结点
{
printf（"请输入第%d字符信息和权值：
",i）;
scanf（"%c%d",&z,&w）;
while（getchar（）!
='\n'）
{
continue;
}
HT[i].ch=z;
HT[i].weight=w;
HT[i].parent=0;
HT[i].lchild=0;
HT[i].rchild=0;
}
for（;i<=m;++i）//初始化其余的结点
{
HT[i].ch='0';
HT[i].weight=0;
HT[i].parent=0;
HT[i].lchild=0;
HT[i].rchild=0;
}
for（i=n+1;i<=m;++i）//建立赫夫曼树
{
Select（HT,i-1,&p1,&p2）;
HT[p1].parent=i;HT[p2].parent=i;
HT[i].lchild=p1;HT[i].rchild=p2;
HT[i].weight=HT[p1].weight+HT[p2].weight;
}
HC=（hfmcode）malloc（（n+1）*sizeof（char*））;
cd=（char*）malloc（n*sizeof（char））;
cd[n-1]='\0';
for（i=1;i<=n;++i）//给n个字符编码
{
start=n-1;
for（c=i,f=HT[i].parent;f!
=0;c=f,f=HT[f].parent）
{
if（HT[f].lchild==c）
{
cd[--start]='0';
}
else
{
cd[--start]='1';
}
}
HC[i]=（char*）malloc（（n-start）*sizeof（char））;
strcpy（HC[i],&cd[start]）;
}
free（cd）;
}
intmain（）{
charcode[100],h[100],hl[100];
intn,i,j,k,l;
ifstreaminput_file;//文件输入输出流
ofstreamoutput_file;
charchoice,str[100];
hfmtreeHT;
hfmcodeHC;
cout<<"\n";
cout<<""<<"计算机（3）班"<<""<<"Q07620307"<<""<<"XXX\n";
while（choice!
='Q'&&choice!
='q'）//当choice的值不为q且不为Q时循环
{
cout<<""<<"*************************赫夫曼编码/译码器*************************\n";
cout<<""<<"I.Init"<<""<<"E.Encoding"<<""<<"D.Decoding"<<""<<"Q.Exit\n";
cout<<"请输入您要操作的步骤：
";
cin>>choice;
if（choice=='I'||choice=='i'）//初始化赫夫曼树
{
cout<<"请输入字符个数：
";
cin>>n;
hfmcoding（HT,HC,n）;
for（i=1;i<=n;++i）
{
cout<"<}
output_file.open（"hfmTree.txt"）;
if（!
output_file）{
cout<<"can'toenfile!
"<return1;
}
for（i=1;i<=n;i++）
{
output_file<<"（"<}
output_file.close（）;
cout<<"赫夫曼树已经创建完毕，并且已经放入hfmTree.txt文件中!
"<}
elseif（choice=='E'||choice=='e'）//进行编码，并将字符放入ToBeTran.txt，码值放入CodeFile.txt中
{
printf（"请输入字符：
"）;
gets（str）;
output_file.open（"ToBeTran.txt"）;
if（!
output_file）
{
cout<<"can'toenfile!
"<return1;
}
output_file<output_file.close（）;
output_file.open（"CodeFile.txt"）;
if（!
output_file）{
cout<<"can'toenfile!
"<return1;
}
for（i=0;ifor（j=0;j<=n;++j）
{
if（HT[j].ch==str[i]）
{
output_file<break;
}｝｝
output_file.close（）;
cout<<"\n";
cout<<"编码完毕，并且已经存入CodeFile.txt文件！
\n";
input_file.open（"CodeFile.txt"）;//从CodeFile.txt中读入编码，输出在终端
if（!
input_file）
{
cout<<"can'toenfile!
"<return1;
}
input_file>>code;
cout<<"编码码值为：
"<input_file.close（）;
}
elseif（choice=='D'||choice=='d'）//读入CodeFile.txt中的编码进行译码，将译出来的字符放入Textfile.txt中
{
input_file.open（"CodeFile.txt"）;
if（!
input_file）{
cout<<"can'toenfile!
"<return1;
}
input_file>>h;
input_file.close（）;
output_file.open（"Textfile.txt"）;
if（!
output_file）
{
cout<<"can'toenfile!
"<return1;
}
k=0;
while（h[k]!
='\0'）//先用编码中的前几个和字符的编码相比较，然后往后移
{
for（i=1;i<=n;i++）{
l=k;
for（j=0;jhl[j]=h[l];
}
hl[j]='\0';
if（strcmp（HC[i],hl）==0）
{
output_file<k=k+strlen（HC[i]）;
break;
}
}
}
output_file.close（）;
input_file.open（"Textfile.txt"）;
if（!
input_file）{
cout<<"can'toenfile!
"<return1;
}
input_file>>h;
cout<input_file.close（）;
cout<<"译码结束，字符已经存入Textfile.txt文件中！
"<}
elseif（choice=='Q'||choice=='q'）//退出程序
{
exit（0）;
}
else//如果选了选项之外的就让用户重新选择
{
cout<<"您没有输入正确的步骤，请重新输入！
"<}
cout<}
return0;
}
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