合肥工业大学 信息论与编码 实验报告 完整代码版综述文档格式.docx

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并实现相应的译码操作。

二、提升要求

对一幅BMP格式的灰度图像进行二元霍夫曼编码。

三、问题描述

1、三元霍夫曼编码首先需要考虑的是如何表示三元

2、三元霍夫曼编码需要对不满足2n+3的情况做处理

3、使用什么数据结构建立霍夫曼树

四、算法思想

1、使用两个二进制位表示一个三元变量，即00表示a、01表示b、11表示c。

2、出现不满足2n+3情况即需要加入一个出现次数为0次的字符，遍历已经出现的字符，找到一种八位二进制组合作为新字符。

3、建立霍夫曼树的算法，使用数组的结构作为整棵树的空间，其中每个数组元素是一个类的实例。

在这各类里封装了他所代表的字符（如果不是叶子节点则为null）、出现的次数（非叶子结点则为子节点的此项加和）。

承载整棵树的数组也是封装在一个类里的，这个类同时封装了对这棵树的操作，如添加节点、树节点排序等，这样就可以使从添加叶子节点后建立整棵霍夫曼树。

5、模块划分

charhuancun[max];

//从文件中读入的字符

charyasuohuancun[max];

//压缩后可以写进文件中的字符串

longintyasuohuancunnumber=0;

//准备写入文件中的个数

longinthuancunnumber=0;

//从文件中读出字符个数

classtree

{voidset（inta,intb,intc,intd,inte）//次数为a，左孩子为b，中孩子为c，右孩子为d，自己的编号e

intmynumber;

//次数

intleftsonnumber;

//数组编号

intmiddlesonnumber;

intrightsonnumber;

//数组编号控制时没有儿子节点则儿子都是负数

intmyzifunumber;

//作为叶子节点在数组中的编号

};

classtable//压缩对照表

{

public:

table（）

voidcutrealfile（）//将缓存中一样的字符区别开

voiduncheck（charhuancun）//检查是否出现过字符

boolcheck（charhuancun）//检查源文件字符是否出现过

intcheckhuancun（inti）//读缓存数组的字符，返回yasuozifu数组中的地址

voidcount（treefun[],intbegin,intend）//begin~end区间内排序

charh3setonechar（charn1,charn2,charn3,charn4）//三元霍夫曼给进一个char

位操作使用内联汇编语言d是不会被译码的为了补齐余码

voidlinshih3manage（charptr）//进来字符存起来每四个存一个

voidwritesign（treefun[],intpermitnumber,chark,intfuthernumber）//先给sign的值

递归构建霍夫曼树

voidhafuman3（）//三元霍夫曼编码函数

voidcodemanage（）//对整个缓存进行编码

boolcheckh3code（stringptr）//对解压缩后的码串译码

voidjiemah3code（charptr）//对一个char型8位进行解码为4个char型

voiddiscodemanage（）//解压缩程序使用huancun[]放密文，解压后原文放在yasuohuancun[]中

charlinshih3[4];

//临时三元霍夫曼

intlinshih3number;

//记录临时三元霍夫曼个数

intnumber;

//未压缩字符的数量

inteveryzifunumber[max];

//每个字符出现的次数

stringsign[max];

//压缩后的字符（先用数字表示）

stringpaixusign[max];

//编码后与paxu字符数组对应的编码

charpaixuzifu[max];

//和字符数组一样，顺序对应paixusign

charzifu[max];

//未压缩的字符（互不相同）

voidreadfile（constchar*realfile）//文件读入缓存

voidwritefile（constchar*yasuofile）//缓存写入文件

intmain（）//主函数

readfile（realfile）;

tablemytable;

mytable.cutrealfile（）;

mytable.hafuman3（）;

mytable.codemanage（）;

writefile（yasuofile）;

readfile（yasuofile）;

mytable.discodemanage（）;

writefile（jieyasuofile）;

return0;

}

6、测试数据

2.txt文件

n999.bmp文件

1、2.txt文件

hellomarkchalse,

thisisasecret

number6424155

pleaseputthisinancode

小刀司令

压缩后：

將埼绩髱釜#?

庩宏壕ǔ券?

€:

焕?

0鼜>

?

姾嫧偪瘞旰?

3?

飶卡8*

解压缩后（最后多了一字节空格）：

小刀司令

压缩情况：

源文件：

压缩文件：

解压缩文件：

编码分析：

无损压缩压缩率：

74.16%

2、n999.bmp

解压缩

无失真压缩

7、源程序（见附录）

实验2算术编码

一、基本要求

对任意输入的字符串序列进行自适应编码，并设计相应的译码

二、提升要求

对一幅bmp格式的灰度图像进行自适应算术编码，并设计相应的译码

三、问题描述

1、算术编码的过程实际就是对两个小数确定的取区间，划分区间，再取区间不断重复的过程，将采用什么数据结构。

2、自适应编码如何确定小数的误差以保证无误差即零失真

3、Longdouble只有二十几位如何压缩更多的内容

1、将上边界，下边界分别记录，并封装在一个类中。

类中还封装了对区间选择、改变上界下界值的函数等。

2、区计算后的各字符概率的小数后八位保证无误差

3、为保证压缩足够多的量，不采用longdouble记录上下界的值，而是采用int型数组来记录上下界的值，每个longint取七位十进制数。

这样初始max值为10000，所以整个算法可以进行小数点后70000位的小数加减乘除取对数等运算，保证了可压缩量

五、模块划分

因为要进行长数位计算所以用一个longint[]的数组将每个单元表示7位十进制数按max=10000的初始可以达小数点后70000位

在存储大数时数组按距离小数点越近越靠左的顺序码放

用一个类封装数据和操作方便对数据的掉用，省得一会形参一会实参下边界为准

注意length[]中是按照小数的格式如果某一元组其不满7位则前面为0将length[]连起来表示数时一定要注意

步骤：

1、将原文件读入缓存

2、统计原文件字符的种类有多少频率分别是多少（自适应）

提示：

计算频率doublec=double（a）/double（b）;

3、接下来在arithmetic_coding中根据缓存中每个字符获得最后的概率

getposible（char）得到给定字符的概率区间

getlength（）计算区间长度

intgetint（double）将概率小数转化成整数

classposible_8:

:

set（int）lowposiblehighposible在这里先通过getint（）转化为8位整数再变成4个2位的整数方便计算

接下来用posible_8的每一个数组元素（两位）从length[]最后开始乘并向前进位

mathmatic:

intgetreallength（）//得到length[]数字的准确位数

intgetlong（）//得到every2bit[]的小数位长

intgetbeginlength（）//得到length[]数字的从开始到最后一个数字的准确位数

voiddealhigh（）//high=low+lowposible*length=low+length（已处理）

voidcuthigh（）//high后面不需要的为零的元组要约去

voiddeallow（）//low=low+lowposible*length=low+length（已处理）

voidcutlow（）//low后面不需要的为零的元组要约去

4、mathmatic:

voidcode（）将最后的low[]进行二进制编码存入yasuohuancun[]中

#include<

math.h>

之后就可以直接使用log了以2为底的对数可以用换底公式表示log（n）/log

（2）

不能用log（）求一个数组表示的大数的原因是log（a+b）根本无法拆解啊不要说把a+b分解成c*d*.......

但我们可以使用简单粗暴的0.5*0.5*0.5.......迭代进行直到找到那个整数部分

intgetlog（）//返回log（length）

intchecksize（longintgoal[max],intgoalnumber,longintlow[max],intlownumber）//比较两个正规小数大小goal小返回1大0相等2

voiddealmycode（）//将mycode中的十进制表示的二进制转化为二进制存入yasuohuancun[]中

5、mathmatic:

voiddiscode（）//解压缩压缩文件已读入huancun[]第一个是以前的huancunnumber

mathmatic:

voiddeal8bit（charkp,intoverbit）//计算nowlow

voidaddnowlow（）//low+nowlow

discode（）现在low已经有了，接下来需要比较yasuohuancunnumber次就可以还原以前的huancun[]了

不过需要重用nowlow[]作为目标小数low[]每次需要做运算

intgetzifu（）函数中代码重用：

重用arithmetic_cod