数据结构哈夫曼压缩软件设计实验报告文档格式.docx
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4.3.2张颖设计实现17
4.3.3刘琪设计实现20
4.3.4张晓雨设计实现22
5测试与调试25
5.1个人测试（按组员分工）25
5.1.1王健测试25
5.1.2张颖测试26
5.1.3刘琪测试27
5.1.4张晓雨测试31
5.2组装与系统测试32
5.3系统运行32
6课题总结33
6.1课题评价33
6.2团队协作33
6.3下一步工作33
6.4个人设计小结（按组员分工）33
6.4.1王健设计小结33
6.4.2张颖设计小结34
6.4.3刘琪设计小结34
6.4.4张晓雨设计小结34
7附录A课题任务分工35
A-1课题程序设计分工35
A-2课题报告分工36
附录B课题设计文档（光盘）37
B-1源程序代码（*.H，*.CPP）37
B-2工程与可执行文件）37
附录C用户操作手册（可选）37
C.1运行环境说明37
C.2操作说明37
1课题概述
1.1课题任务
采用哈夫曼树求得的用于通信的二进制编码称为哈夫曼编码。
利用哈夫曼编码对文本或图像进行数据压缩，设计数据压缩软件。
【设计要求】
（1）采用静态链表的二叉树等数据结构。
（5）其它完善性功能。
1.2课题原理
1.2.1哈夫曼树：
哈夫曼树又称最优二叉树，是一种带权路径长度最短的二叉树。
所谓树的带权路径长度，就是树中所有的叶子结点的权值乘上其到根结点的路径长度（若根结点为0层，叶结点到根结点的路径长度为叶结点的层数）。
树的带权路径长度记为
，n个权值
构成一颗有n个叶结点的二叉树，相应的叶结点的路径长度为
。
可证明哈夫曼树的WPL是最小的。
1.2.2压缩软件：
压缩软件是利用算法将文件有损或无损地处理，以达到保留最多文件信息，而令文件体积变小的应用软件。
压缩软件一般同时具有解压缩的功能。
压缩软件的的基本原理是查找文件内的重复字节,并建立一个相同字节的"
词典"
文件,并用一个代码表示,比如在文件里有几处有一个相同的词"
中华人民共和国"
用一个代码表示并写入"
文件,这样就可以达到缩小文件的目的。
常见的压缩软件有WinRAR,好压（Haozip）,WinZip,7-Zip,WinMount,Peazip等等。
1.2.3哈夫曼压缩：
哈夫曼压缩是个无损的压缩算法，一般用来压缩文本和程序文件。
哈夫曼压缩属于可变代码长度算法一族。
意思是个体符号（例如，文本文件中的字符）用一个特定长度的位序列替代。
因此，在文件中出现频率高的符号，使用短的位序列，而那些很少出现的符号，则用较长的位序列。
1.3相关知识
1.3.1二进制文件的创建、读取、写入操作
1.3.2数学统计
1.3.3哈夫曼树算法
1.3.4获取哈夫曼编码
1.3.5压缩文件相关信息
1.3.6C/C++语言的熟悉掌握，一定程度上掌握MFC
2需求分析
2.1课题调研
随着计算机技术的发展，人们对文件信息的需求量逐渐增大，不光对文件个数的使用量增加，单个文件的内存也增大到几个G，这种现象的产生，将导致计算机上内存的消耗过大，以及计算机对文件的操作变得十分困难。
2.2用户需求分析
经过调研，目前用户比较倾向的压缩工具的特点有：
使用方便、用户友好，在压缩率以及压缩速度方面表现出色。
在这个背景下，我们小组决定运用哈夫曼算法，设计一款符合大众要求的小压缩工具。
3方案设计
3.1总体功能设计
3.2数据结构设计
//压缩函数使用数据结构
typedefstructHTNode{
unsignedcharb;
/*thecharactor*/
longparent,lchild,rchild;
/*makeatree*/
charbits[256];
/*thehaffumancode*/
longcount;
/*thefrequency*/
}HTNode,*HuffmanTree;
//动态分配数组存储哈夫曼树t
//解压函数使用数据结构
structhead{
longparent,lch,rch;
}header[512],tmp;
3.3函数原型设计
voidSelect（HuffmanTreeHT,intx,int&
s1,int&
s2）;
//HT[]数组1…x中选出能够建树结点中权值最小两个
voidCompress（char*filename,char*outputfile）;
//压缩函数
voidDeCompress（char*filename,char*outputfile）;
//解压函数
3.4主算法设计
压缩算法实现
解压算法实现
3.5用户界面设计
3.5.1主界面
3.5.2菜单界面
3.5.3压缩界面
3.5.4解压界面
3.5.5查找文件和寻找压缩路径界面
4方案实现
4.1开发环境与工具
硬件：
个人PC
软件：
VS2013
开发环境：
C++
4.2程序设计关键技术
二进制文件的读取、写入；
哈夫曼算法；
MFC实现图形界面。
4.3个人设计实现（按组员分工）
4.3.1王健设计实现
4.3.1.1实现部分——压缩
voidCompress（char*filename,char*outputfile）{
/*前面省略其他人的部分*/
fseek（ifp,0,SEEK_SET）;
fwrite（&
flength,sizeof（long）,1,ofp）;
//压缩文件前四个字节用于//存放原文件字节数
//fwrite（constvoid*buffer,size_tsize,size_tcount,FILE*stream）;
/*fwrite这个函数以二进制形式对文件进行操作，不局限于文本文件
（1）buffer：
是一个指针，对fwrite来说，是要获取数据的地址；
（2）size：
要写入内容的单字节数；
（3）count:
要进行写入size字节的数据项的个数；
（4）stream:
目标文件指针;
（5）返回实际写入的数据项个数count。
*/fseek（ofp,8,SEEK_SET）;
//ofp从第九个字节处开始写入压缩编码
buf[0]=0;
f=0;
pt1=8;
//用于记录写入压缩文件的字节数
while（!
feof（ifp））{
ch=fgetc（ifp）;
f++;
for（i=0;
i<
n;
i++）
if（ch==HT[i].b）
break;
strcat（buf,HT[i].bits）;
//字符串连接函数
j=strlen（buf）;
ch=0;
while（j>
=8）{//每满八位，存储至文件for（i=0;
8;
i++）{
if（buf[i]=='
1'
）
ch=（ch<
<
1）|1;
//左移一位，用零补，并加一
else
ch=ch<
1;
//左移一位，用零补
}
ch,1,1,ofp）;
pt1++;
strcpy（buf,buf+8）;
//buf前八位被覆盖
if（f==flength）//所有哈夫曼编码都被读完
if（j>
0）{//flength不是八的整数倍，用0补全strcat（buf,"
00000000"
）;
fseek（ofp,4,SEEK_SET）;
pt1,sizeof（long）,1,ofp）;
//第二个四字节存放哈夫曼树在//压缩文件的位置
fseek（ofp,pt1,SEEK_SET）;
n,sizeof（long）,1,ofp）;
//pt1个字节后存放哈夫曼树结点//数
i++）{//将哈夫曼编码信息存入压缩文件fwrite（&
（HT[i].b）,1,1,ofp）;
//单个字节存储一个叶子结点
ch=strlen（HT[i].bits）;
//接着存储其哈夫曼编码数
j=strlen（HT[i].bits）;
if（j%8!
=0）{//每个叶子结点哈夫曼编码不足八位，左移，并补零for（f=j%8;
f<
f++）
strcat（HT[i].bits,"
0"
while（HT[i].bits[0]!
=0）{
for（j=0;
j<
j++）{
if（HT[i].bits[j]=='
strcpy（HT[i].bits,HT[i].bits+8）;
//将哈夫曼编码信息存入压缩文件΄
}
fclose（ifp）;
fclose（ofp）;
}
4.3.1.2实现部分——MFC实现图形界面
//类
ClassCHuffmanDlg:
publicCDialog{}//主界面类
Classmenu:
publicCDialog{}//菜单界面类
Classcompress:
publicCDialog{}//压缩界面类
ClassDecompress:
publicCDialog{}//解压界面类
//主界面类中的函数成员
afx_msgvoidOnBnClickedOk（）;
//鼠标按下功能选项按钮
afx_msgvoidOnBnClickedCancel（）;
//鼠标按下退出
//菜单界面类中的函数成员
afx_msgvoidOnOk2（）;
//鼠标按下解压按钮
//鼠标按下压缩按钮
afx_msgvoidOnBnClickedButton1（）;
//鼠标按下取消按钮
//压缩界面类中的函数成员
afx_msgvoidOnButton1（）;
//鼠标按下查找1按钮（弹出文件查找界面）
afx_msgvoidOnBnClickedButton2（）;
//鼠标按下查找2按钮（弹出保存文//件路径界面）
afx_msgvoidOnEnChangeEdit3（）;
//压缩文件命名编辑框
afx_msgvoidOnBnClickedButton3（）;
//鼠标按下确定按钮
//解压界面类中的函数成员
afx_msgvoidOnButton1（）;
afx_msgvoidOnEnChangeEdit2（）;
afx_msgvoidOnBnClickedButton4（）;
4.3.2张颖设计实现
实现部分——解压
//解压功能，此设有调试函数
#include<
stdio.h>
string.h>
stdlib.h>
#ifndefHEAD2_H
#defineHEAD2_H
voidDeCompress（char*filename,char*outputfile）{
charbuf[255],bx[255];
unsignedcharc;
longi,j,m,n,f,p,l;
longflength;
//flength文件中存储字节数
FILE*ifp,*ofp;
for（i=0;
i<
512;
++i）
header[i].count=0;
ifp=fopen（filename,"
rb"
if（ifp==NULL）
exit（0）;
ofp=fopen（outputfile,"
wb"
if（ofp==NULL）
fread（&
flength,sizeof（long）,1,ifp）;
//读取前四个字节，//flength为原文件字节数
f,sizeof（long）,1,ifp）;
//f为压缩文件中哈夫曼树信息前//的字节数
fseek（ifp,f,SEEK_SET）;
n,sizeof（long）,1,ifp）;
//读取哈夫曼树叶子结点数n
for（i=0;
i<
i++）{//重建哈夫曼树
header[i].b,1,1,ifp）;
//读取叶子字符
c,1,1,ifp）;
//读取叶子哈夫曼编码长度
p=（long）c;
//单个叶子的哈夫曼编码长度
header[i].count=p;
header[i].bits[0]=0;
if（p%8>
0）
m=p/8+1;
else
m=p/8;
for（j=0;
j<
m;
j++）{
//读取该叶子结点哈夫曼编码
f=c;
itoa（f,buf,2）;
//将任意类型的数字转换为字符串，2进制编//码，存储在buf中
f=strlen（buf）;
for（l=8;
l>
f;
l--）//不足八位用零补strcat（header[i].bits,"
strcat（header[i].bits,buf）;
header[i].bits[p]=0;
i++）{
for（j=i+1;
j++）{
if（strlen（header[i].bits）>
strlen（header[j].bits））{
tmp=header[i];
header[i]=header[j];
header[j]=tmp;
p=strlen（header[n-1].bits）;
//最长叶子结点编码长度
fseek（ifp,8,SEEK_SET）;
//ifp开始指向原文件内容信息
m=0;
bx[0]=0;
while
（1）{
while（strlen（bx）<
（unsignedint）p）{
l--）
strcat（bx,"
strcat（bx,buf）;
i++）
if（memcmp（header[i].bits,bx,header[i].count）==0）//比较内存区域header[i].bits和bx的前count个字节
strcpy（bx,bx+header[i].count）;
c=header[i].b;
c,1,1,ofp）;
m++;
if（m==flength）break;
return;
intmain（）{
charfilename[100],outputfile[100];
intc;
charb;
printf（"
\nHaffman文件压缩软件解压模块测试：
\n"
1解压\n"
2退出\n\n"
请输入序号选择功能：
"
scanf（"
%d%c"
&
c,&
b）;
if（c==1）{
请输入要解压的文件名：
gets（filename）;
）;
请输入解压后的文件名：
gets（outputfile）;
DeCompress（filename,outputfile）;
return0;
4.3.3刘琪设计实现
//统计：
读入源文件，统计字符出现的次数（即统计权重），顺便根据权重进行从大到小的//排序（主要的话之后的操作会简单一些）；
//动态分配数组存储哈夫曼树
typedefchar**HuffmanCode;
//动态分配数组存储哈夫曼编码表
//下面具体代码在head1.h的函数compress里
FILE*ifp,*ofp;
HTNodeHT[512];
unsignedcharch;
//无符号字符型，可以做数组下表
charbuf[512];
inti,j,f,n,m,s1,s2;
longpt1,flength;
//flength原文件字节个数，pt1压缩文件中哈夫曼//树信息前字节个数
HTNodetmp;
256;
++i）
HT[i].count=0;
ifp=fopen（filename,"
//原文件
if（ifp==NULL）
ofp=fopen（outputfile,"
//压缩文件
if（ofp==NULL）
flength=0;
ch,1,1,ifp）;
HT[ch].count++;
flength++;
flength--;
//flength表示字节总数，feof判断，结尾重复一次，需要减一
HT[ch].count--;
//最后一个字节频率减一
512;
i++）{//二次定义结点
if（HT[i].count!
=0）
HT[i].b=（unsignedchar）i;
HT[i].b=0;
//NULL
HT[i].parent=-1;
HT[i].lchild=HT[i].rchild=-1;
for（i=0;
i++）{//排序，大在前，小在后
for（j=i+1;
if（HT[i].count<
HT[j].count）{
tmp=HT[i];
HT[i]=HT[j];
HT[j]=tmp;
4.3.4张晓雨设计实现
设计实现——哈夫曼树构建、哈夫曼编码生成
//构建哈夫曼树功能，生成哈夫曼编码，设有调试函数
}HTNod
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