数据结构课程设计电文编码译码哈夫曼编码Word文档下载推荐.docx
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二、设计要求
对输入的一串电文字符实现哈夫曼编码，再对哈夫曼编码生成的代码串进行译码，输出电文字符串。
通常我们把数据压缩的过程称为编码，解压缩的过程称为解码。
电报通信是传递文字的二进制码形式的字符串。
但在信息传递时，总希望总长度能尽可能短，即采用最短码。
假设每种字符在电文中出现的次数为Wi，编码长度为Li，电文中有n种字符，则电文编码总长度为∑WiLi。
若将此对应到二叉树上，Wi为叶结点的权，Li为根结点到叶结点的路径长度。
那么，∑WiLi恰好为二叉树上带权路径长度。
因此，设计电文总长最短的二进制前缀编码，就是以n种字符出现的频率作权，构造一棵哈夫曼树，此构造过程称为哈夫曼编码。
设计实现的功能：
（1）哈夫曼树的建立；
（2）哈夫曼编码的生成；
（3）编码文件的译码。
三、概要设计
哈夫曼编\译码器的主要功能是先建立哈夫曼树，然后利用建好的哈夫曼树生成哈夫曼编码后进行译码。
在数据通信中，经常需要将传送的文字转换成由二进制字符0、1组成的二进制串，称之为编码。
构造一棵哈夫曼树，规定哈夫曼树中的左分之代表0，右分支代表1，则从根节点到每个叶子节点所经过的路径分支组成的0和1的序列便为该节点对应字符的编码，称之为哈夫曼编码。
最简单的二进制编码方式是等长编码。
若采用不等长编码，让出现频率高的字符具有较短的编码，让出现频率低的字符具有较长的编码，这样可能缩短传送电文的总长度。
哈夫曼树课用于构造使电文的编码总长最短的编码方案。
设计包含的几个方面：
①哈夫曼树的建立
赫夫曼树的建立由赫夫曼算法的定义可知，初始森林中共有n棵只含有根结点的二叉树。
算法的第二步是：
将当前森林中的两棵根结点权值最小的二叉树，合并成一棵新的二叉树；
每合并一次，森林中就减少一棵树，产生一个新结点。
显然要进行n－1次合并，所以共产生n－1个新结点，它们都是具有两个孩子的分支结点。
由此可知，最终求得的哈夫曼树中一共有2n－1个结点，其中n个结点是初始森林的n个孤立结点。
并且哈夫曼树中没有度数为1的分支结点。
我们可以利用一个大小为2n--1的一维数组来存储赫夫曼树中的结点。
定义的结构体类型如下：
typedefstruct
{
chardata;
//结点字符
intweight;
//权值
intparent;
//双亲结点
intlchild;
//左孩子结点
intrchild;
//右孩子结点
}HTNode;
②哈夫曼编码
要求电文的哈夫曼编码，必须先定义哈夫曼编码类型，根据设计要求和实际需要定义的类型如下：
typedetstruct{
charcd[N];
//存放编码的数组
intstart;
//从start开始读cd中的哈夫曼编码
}Hcode;
//编码结构体类型
③代码文件的译码
译码的基本思想是：
读文件中编码，并与原先生成的哈夫曼编码表比较，遇到相等时，即取出其对应的字符存入一个新串中。
四、详细设计
①字符统计
intjsq（char*s,intcnt[],charstr[]）
{char*p;
inti,j,k;
for（i=1;
i<
=256;
i++）
cnt[i]=0;
for（p=s;
*p!
='
\0'
;
p++）
k=*p;
cnt[k]++;
}
j=0;
for（i=1,j=0;
if（cnt[i]!
=0）
{
j++;
}
returnj;
②哈夫曼树的算法
voidCreateHT（HTNodeht[],intn,charstr[],intcn[]）//创建哈夫曼树函数
{for（intinput=1;
input<
input++）
str[input]=input;
intl=0;
for（intoutput=1;
output<
output++）
if（cn[output]!
{ht[l].data=str[output];
//按字母顺序将出现的字母依次存入数组ht[]
ht[l].weight=cn[output];
l++;
inti,k,lnode,rnode;
intmin1,min2;
for（i=0;
2*n-1;
i++）
ht[i].parent=ht[i].lchild=ht[i].rchild=0;
//所有结点的相关域置初值0
for（i=n;
i++）//构造哈夫曼树
min1=min2=MAX;
//int的范围是-32768-32767
lnode=rnode=0;
//lnode和rnode记录最小权值的两个结点位置
for（k=0;
k<
=i-1;
k++）//选出每次外层循环最小权值的两个结点
if（ht[k].parent==0）//只在尚未构造二叉树的结点中查找
{
if（ht[k].weight<
min1）//比min1小时
{
min2=min1;
rnode=lnode;
min1=ht[k].weight;
lnode=k;
}
elseif（ht[k].weight<
min2）//比min1大，比min2小
min2=ht[k].weight;
rnode=k;
}
}
ht[lnode].parent=i;
ht[rnode].parent=i;
//两个最小节点的父节点是i
ht[i].weight=ht[lnode].weight+ht[rnode].weight;
//两个最小节点的父节点权值为两个最小节点权值之和
ht[i].lchild=lnode;
ht[i].rchild=rnode;
//父节点的左节点和右节点
③哈夫曼编码
voidCreateHCode（HTNodeht[],HCodehcd[],intn）
inti,p,c;
HCodehc;
n;
i++）//根据哈夫曼树求哈夫曼编码
hc.start=n;
//初始位置
c=i;
//从叶子结点ht[i]开始上溯
p=ht[i].parent;
while（p!
=0）//循序直到树根结点结束循环
hc.cd[hc.start--]=（ht[p].lchild）==c?
'
0'
:
1'
//左孩子记为0，右孩子记为1
c=p;
p=ht[p].parent;
//与上句c=i;
p=ht[i].parent同义，促进循环
hc.start++;
//start指向哈夫曼编码hc.cd[]中最开始字符
hcd[i]=hc;
④哈夫曼译码
voiddeHCode（HTNodeht[],HCodehcd[],intn,charstr[]）//译码函数
printf（"
输出译码结果为:
\n"
）;
inti,j,k,x,m=0;
charcode[MAX];
MAX;
for（j=0;
j<
j++）
if（str[i]==ht[j].data）//循环查找与输入字符相同的编号，相同的就输出这个字符的编码
{
for（k=hcd[j].start;
=n;
k++）
code[m]=hcd[j].cd[k];
//将输出的编码赋值到数组中
m++;
break;
//输出完成后跳出当前for循环
code[m]='
#'
//把要进行译码的字符串存入code数组中
while（code[0]!
）
m=0;
//m为想同编码个数的计数器
for（k=hcd[i].start,j=0;
k++,j++）//j为记录所存储这个字符的编码个数
{
if（code[j]==hcd[i].cd[k]）//当有相同编码时m值加1
m++;
if（m==j）//当输入的字符串与所存储的编码字符串个数相等时则输出这个的data数据
printf（"
%c"
ht[i].data）;
for（x=0;
code[x-j]!
x++）//把已经使用过的code数组里的字符串删除
code[x]=code[x+j];
//删除j个数，往前移动j位
⑤主函数
voidmain（）
charst[MAX],sst[MAX];
intcn[257];
intn,i;
printf（"
请输入字符串（任意字符）:
gets（st）;
n=jsq（st,cn,sst）;
///////////////////////////99
for（i=0;
99;
sst[i]=st[i];
//////////////////////////////////
HTNodeht[M];
HCodehcd[N];
CreateHT（ht,n,st,cn）;
CreateHCode（ht,hcd,n）;
outputHCode（ht,hcd,n）;
editHCode（ht,hcd,n,sst）;
deHCode（ht,hcd,n,sst）;
五、调试
输出哈夫曼编码
输出编码结果
输出译码结果
附录
源程序
#include<
stdio.h>
string.h>
//gets（）函数需要
#defineN256//义用N表示50叶节点数
#defineM2*N-1//用M表示节点总数当叶节点数位n时总节点数为2n-1
#defineMAX32767
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