哈夫曼编码课程设计报告Word下载.docx
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3.以字符出现字数作为权值，构建哈夫曼树
4.对每个字符进行编码并将所编码写入文件然后对所编码进行破译。
具体介绍：
在本课题中，我们在硬盘D盘中预先建立一个file.txt文档，在里面编辑一篇文章（大写）。
然后运行程序，调用fileopen（）函数读出该文章，显示在界面；
再调用tongji（）函数对该文章的字符种类进行统计，并对每个字符的出现次数进行统计，并且在界面上显示；
然后以每个字符出现次数作为权值，调用Create_huffmanTree（）函数构建哈夫曼树。
然后调用Huffman_bianma（）函数对哈夫曼树进行编码，调用coding（）函数将编码写入文件。
测试数据：
例如从文本中读到文章为：
IAMASTUDENT。
则效果如下：
读出文本为：
IAMASTUDENT
字符A次数:
2
字符D次数:
1
字符E次数:
字符I次数:
字符M次数:
字符N次数:
字符S次数:
字符T次数:
字符U次数:
输出编码：
00010100110101111010011101111010110
Pressanykeytocontinue
3系统（项目）设计
（1）设计思路及方案
本课题是用最优二叉树即哈夫曼树来实现哈夫曼编码译码器的功能。
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（W1*L1）+（W2*L2）+…+（Wi*Li）。
若将此对应到二叉树上，Wi为叶结点，Li为根结点到叶结点的路径长度。
那么，（W1*L1）+（W2*L2）+…+（Wi*Li）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。
该系统将实现以下几大功能：
从硬盘读取字符串，建立哈夫曼树，输出哈夫曼树的存储结构的初态和终态，输出各种字符出现的次数以及哈夫曼编码的译码等。
（2）模块的设计及介绍
1从硬盘读取字符串
fileopen（参数）
{
实现命令；
打印输出；
}
2建立HuffmanTree
通过三个函数来实现：
voidselect_min（参数）
初始化；
for
{
接受命令；
处理命令；
说明：
在ht[1....k]中选择parent为0且权值最小的两个根结点的算法
inttongji（参数）
}
统计字符串中各种字母的个数以及字符的种类
voidCreate_huffmanTree（）
输出字符统计情况；
构造哈夫曼树
3哈夫曼编码
voidHuffman_bianma（参数）
定义变量；
{
哈夫曼编码
（3）主要模块程序流程图
下面介绍三个主要的程序模块流程图：
①主函数流程图：
结束
统计字符种类及频率
字符总数num
建立哈夫曼树
打开文件？
开始
否
是
图3.1
流程图注释：
该图比较简单，主要是调用各个函数模块，首先代开已经存在的文件，然后统计总的字符数以及出现的各个字符和频率。
然后才开始建立哈夫曼树，接着在哈夫曼树的基础上对其进行编码。
最后输出结束。
②构造哈夫曼树：
第i个结点权值
i=num?
创建哈夫曼树
输出字符统计情况
第i个根结点
i=2*num-1?
图3.2
该图是表示构造哈夫曼树的过程。
首先输入num个叶结点的权值，当i=num是循环结束。
然后进行哈夫曼树的构建，当i=2*num-1是循环结束。
最后输出所得到的字符统计情况。
③哈夫曼编码：
T[p].left=c?
i<
=num?
Cd[--start]=0,start=num
Cd[--start]=0
Cd[--start]=1
图3.3
流程图解释：
该流程图表四哈夫曼编码情况。
首先初始化，Cd[--start]=0,start=num。
然后进行
编码，当cd[--start]=T[p].lchild==c时，cd[--start]=0；
当cd[--start]=T[p].left！
==c时，cd[--start]=1。
这个编码循环一直到i=num时结束。
4系统实现
各模块关键代码及算法的解释：
1主调函数
代码解释：
这是main函数里的各个函数调用情况。
fileopen（string）;
//从硬盘中读取文件
num=tongji（string,cishu,str）;
//统计字符种类及各类字符出现的频率
Create_huffmanTree（HT,HC,cishu,str）;
//建立哈夫曼树
Huffman_bianma（HT,HC）;
//生成哈夫曼编码
2建立HuffmanTree
该函数为在ht[1....k]中选择parent为0且权值最小的两个根结点的算法，其序号为s1和s2。
voidselect_min（HuffmanTreeT,intk,int&
x1,int&
x2）
inti,j;
intmin1=1000;
for（i=1;
=k;
i++）
if（T[i].weight<
min1&
&
T[i].parent==0）
{
j=i;
min1=T[i].weight;
}
x1=j;
min1=1000;
for（i=1;
if（T[i].weight<
T[i].parent==0&
i!
=x1）
{
j=i;
min1=T[i].weight;
}
x2=j;
下面函数用来统计字符串中各种字母的个数以及字符的种类。
当字符在A和Z之间时即被计数，并用str[j]保存字母到数组中，用cnt[j]统计每种字符个数。
j返回总共读取的字符数目。
inttongji（char*s,intcishu[],charstr[]）
inti,j,k;
char*p;
intt[27];
=26;
i++）
t[i]=0;
for（p=s;
*p!
='
\0'
;
p++）
if（*p>
A'
*p<
Z'
）
k=*p-64;
t[k]++;
}
for（i=1,j=0;
++i）
if（t[i]!
=0）
j++;
str[j]=i+64;
cishu[j]=t[i];
returnj;
下面函数用来构造哈夫曼树HT。
首先初始化哈夫曼树，然后输入前面统计的各结点的权值，用for循环来构造哈夫曼树。
voidCreate_huffmanTree（HuffmanTreeht,HuffmanCodehc,intcishu[],charstr[]）
{//生成哈夫曼树HT
inti,s1,s2;
for（i=0;
2*num-1;
{
ht[i].left=0;
ht[i].right=0;
ht[i].parent=0;
ht[i].weight=0;
=num;
i++）//输入num个叶结点的权值
ht[i].weight=cishu[i];
for（i=num+1;
=2*num-1;
{//选择parent为0且权值最小的两个根结点，其序号为s1和s2,i为双亲
select_min（ht,i-1,s1,s2）;
ht[s1].parent=i;
ht[s2].parent=i;
ht[i].left=s1;
ht[i].right=s2;
ht[i].weight=ht[s1].weight+ht[s2].weight;
hc[i].ch=str[i];
//字符的种类
i=1;
while（i<
=num）
printf（"
字符%c次数:
%8d\n"
hc[i].ch,cishu[i++]）;
3生成Huffman编码并写入文件
根据哈夫曼树T求哈夫曼编码H。
voidHuffman_bianma（HuffmanTreeT,HuffmanCodeH）//根据哈夫曼树T求哈夫曼编码H
intchild,parent,i;
//child和parent分别指示t中孩子和双亲
charcode[n];
//存放编码
intstart;
//指示码在code中的起始位置
code[num]='
//最后一位（第num个）放上串结束符
start=num;
//初始位置
child=i;
//从叶子结点到根结点进行遍历
while（（parent=T[child].parent）>
0）//直至t[child]是树根为止
{//若t[child]是t[parent]的左孩子,则生成0;
否则生成1
if（T[parent].left==child）
code[--start]='
0'
else
1'
child=parent;
strcpy（H[i].co,&
code[start]）;
H[i].len=num-start;
对str所代表的字符串进行编码并写入文件。
将翻译的二进制码写入文本文件。
voidcoding（HuffmanCodehc,char*str）
{//对str所代表的字符串进行编码并写入文件
int
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