信息论实习报告Word文件下载.docx
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{
low=Low;
high=Low+chance[j]*d;
High=high;
d*=chance[j];
}
else
doublechance_l=0.0;
for（intk=0;
k<
=j-1;
k++）
chance_l+=chance[k];
low=Low+d*chance_l;
high=Low+d*（chance_l+chance[j]）;
Low=low;
}
}
else
continue;
}
2）计算码长
for（inti=0;
for（intj=0;
if（code[i]==number[j]）
sum*=chance[i];
intL=（int）log（1.00/sum）;
3）求最终编码
for（inti=0;
L;
{
Low*=2;
if（Low>
1）
cout<
<
1;
Low-=1;
else
cout<
0;
7.3程序运行结果
输入信源符号及对应的概率分布：
输入符号序列：
得到相应的结果：
该数据来源为课件。
7.4、程序分析
在网上下的程序并未对码长以及最终编码进行计算和输出，根据可见所讲，将信息熵求出后计算了码长，并输出了最后的编码结果。
重新认识了算术编码的编码过程，对于解码部分，并未做相应的编程实现。
但是了解了其解码过程，虽然对能否无损解码持怀疑态度。
八、源代码
#include<
iostream>
usingnamespacestd;
math.h>
#defineM100
#defineN4
classsuanshu
{
intcount,length;
charnumber[N],n;
longdoublechance[N],c;
charcode[M];
longdoubleHigh,Low,high,low,d;
public:
suanshu（）
{High=0;
Low=0;
}
voidget_number（）;
voidget_code（）;
voidcoding（）;
voidprint（）;
~suanshu（）{};
};
voidsuanshu:
:
get_number（）
cout<
"
输入信源符号及其对应概率:
endl;
inti;
longdoublesum=0.00;
for（i=0;
N&
&
sum<
=1;
cin>
>
n>
c;
number[i]=n;
chance[i]=c;
sum+=c;
if（i==20）
cout<
信源符号数溢出."
if（sum>
概率和超过."
count=i;
get_code（）
输入符号序列长:
;
cin>
length;
while（length>
=M）
输入的符号序列超长，请改小!
cin>
for（inti=0;
i<
i++）
code[i];
coding（）
{
inti,j=0;
for（i=0;
count;
if（code[0]==number[i]）
break;
while（j<
i）
Low+=chance[j++];
d=chance[j];
High=Low+d;
print（）
算数编码结果为:
Low<
二进制结果:
doublesum=1.00;
for（inti=0;
for（inti=0;
voidmain（）
suanshua;
a.get_number（）;
a.get_code（）;
a.coding（）;
a.print（）;
实验四Huffman编码对英文文本的压缩和解压缩
一、实验内容
根据信源压缩编码——Huffman编码的原理，制作对英文文本进行压缩和解压缩的软件。
要求软件有简单的用户界面，软件能够对运行的状态生成报告，分别是：
字符频率统计报告、编码报告、压缩程度信息报告、码表存储空间报告。
4.计算机
5.Windows2000或以上
6.MicrosoftOffice2000或以上
7.VS2005
3.掌握Huffman编码的原理
4.掌握VC开发环境的使用（尤其是程序调试技巧）
5.掌握C语言编程（尤其是位运算和文件的操作）
6.掌握数据结构的内容：
链表、顺序表、堆栈、最优二叉树
7.掌握结构化程序分析和开发的软件工程原理
4.提前预习实验，认真阅读实验原理。
5.认真高效的完成实验，实验过程中服从实验室管理人员以及实验指导老师的管理。
6.认真填写实验报告。
压缩/解压缩流程
压缩流程：
读取扫描文本文件——〉统计字符频率——〉生成码字——〉保存压缩文件
解压缩流程：
读取扫描压缩文件——〉提取字符频率——〉生成码树——〉保存文本文件
2.《信息论——基础理论及应用》傅祖芸，电子工业出版社
3.《数据结构》，清华大学出版社
7.1数据结构描述：
以下是哈夫曼树结点的结构：
//哈夫曼树结点结构体实现
typedefstructtalNode{
unsignedcharc;
//叶结点时对应ASCII值
intweight;
//该结点权值
intlt,rt;
//左、右结点下标
talNode（）{}
talNode（unsignedchar_c,int_p）:
c（_c）,weight（_p）,lt（-1）,rt（-1）
{}
talNode（unsignedchar_c,int_p,intl,intr）
:
c（_c）,weight（_p）,lt（l）,rt（r）
booloperator<
（talNodea）
{//重载运算符“<
”用于二叉堆内的比较
returnweight<
a.weight;
}HuffNode;
哈夫曼树以数组形式保存，其元素个数是2n-1，其中n为叶子数。
对应结点的哈夫曼编码用一个数组记录，该数组元素是指向字符的指针
7.2主要算法描述
7.2.1压缩
其基本实现方法是，因为英文文件中都是ACSII码（包括英文的标点符号），所以对选定的文件文本读入，一次读入一个字符，然后对每个ASCII字符进行统计，如此循换，这就统计出文件的每个字符的权值了。
得出文件各字节的权值后，就可以构造对应哈夫曼的哈夫曼树，从而就可以构造出对应字符的哈夫曼编码了。
每个字符的哈夫曼编码都知道了，那么文件的哈夫曼编码就可以求出了。
7.2.2关于解压
解压时，先读出哈夫曼编码的节点及其权值，然后对编码部分读取一个字节（8bit）用一个函数转换为8个字符（用一个数组记录，其元素只是一个0或一个1），然后按哈夫曼树从顶向下查找，如果到达叶子结点，就读出该叶子结点的值，放入缓冲区中，如果不是，则继续找，如此重复，直到缓冲区满了，就写入到解压文件中，再循环以上过程，直到处理完所有数据。
7.3具体函数设计
7.3.1压缩函数设计
点击压缩后，调用压缩函数EnCodeFile（）
SaveHuffHead（fpt）;
//写入压缩文件的头信息!
!
注意，此时lastcodelenth为空，需压缩结束时重置
l=data=0;
puts（"
Encoding..."
）;
//编码压缩过程，依次对源文件字符进行编码
while（true）{//存入一个字符中，用移位操作实现，每位前
c=fgetc（fp）;
//缀码对应一个字符，将该字符存入目标文件，
if（feof（fp））break;
//最终不足位的记录最后一位占用的前缀码长度
soucelen++;
//源文件长度增加
for（i=0;
lenth[c];
i++）{//对data进行左移，空出最低位
data<
=1;
//对当前字符的前缀码当前们存储于data中
data+=code[c][i];
if（++l%8==0）{//满位，则存储
fputc（data,fpt）;
targetlen++;
//目标文件长度增加
}//对最后的一个字符进行处理
lastcodelenth=l%8;
//记录实际占用位的长度
data<
=8-lastcodelenth;
//空出剩余位
fputc（data,fpt）;
//输出至文件
targetlen++;
//目标文件长度增加
该函数主要是涉及三个步骤：
构造哈夫曼树、构造哈弗曼编码、压缩。
7.3.2解压函数设计
点击解压后，调用解压函数DeCodeFile（）
DeCodePre（fp）;
l=0;
Decoding..."
fscanf（fp,"
%c"
&
c）;
//解码过程，压缩过程的逆过程，取出编码了的字符，
//按位取出，存于tmp[]中，找出前缀码对应的字符
while（!
feof（fp））{
fscanf（fp,"
t）;
if（feof（fp））break;
for（i=l+7;
i>
=l;
i--）{//按位取出前缀码
tmp[i]=c&
1;
c>
}l+=8;
while（l>
=32）{//如果当前前缀码段超出一定的长度，则取出前缀码进行解码
for（i=0,cur=arr[size-1];
cur.c;
cur=tmp[i]?
arr[cur.rt]:
arr[cur.lt];
//找到前缀码段对应第一个字符
fprintf（fpt,"
cur.c）;
//输出至目标文件
l-=i;
targetlen++;
//前缀码段减去当前字符前缀码长度
memmove（tmp,tmp+i,sizeof（bool）*l）;
//数组顺移至开头，即从开始记录当前的前缀码段
}c=t;
for（i=l+7;
i--）{//对最后一个字符做特殊处理
tmp[i]=c&
//取出每一位
c>
l+=lastcodelenth;
//只利用最后一个字符的前lastcodelenth位
while（l）{//输出剩余的前缀码段对应的字符
for（i=0,cur=arr[size-1];
cur=tmp[i]?
fprintf（fpt,"
l-=i;
memmove（tmp,tmp+i,sizeof（bool）*l）;
fclose（fp）;
fclose（fpt）;
//关闭文件
7.4程序体验
7.4.1程序界面：
7.4.2选择文件并压缩：
源文件“test.txt”的内容
选取文件
压缩完成
选择的源文件为：
“D:
\我的文档\test.txt”压缩后的文件存储在相同路径下，压缩后的文件名：
“test.huf”，文件长度减小了7908。
其内容为下：
压缩后的内容
7.4.3解压
选择刚才的压缩文件进行解压：
解压成功
解压后的文件名为：
“test.txt”
解压后的文件内容
经过压缩解压后得到的文件内容和压缩前的一致。
利用MD5比较，得到压缩前文件与解压得到的文件为同一文件。
DE01E3358BCA716ACB444661E862CBDD
Huffman.h:
#pragmaonce
//***************************************************************
//课程：
信息论与编码
//题目：
霍夫曼编码实现文本压缩解压
//老师：
余林琛
//作者：
刘宇豪
//时间：
-11-2
#include<
stdlib.h>
#include"
stdafx.h"
#defineASCIIL256
#defineF（x）（（x-1）>
1）
#defineL（x）（（x<
1）+1）
#defineR（x）（（x<
1）+2）
#defineSWAP（a,b,tmp）{tmp=a;
a=b;
b=tmp;
//实现二叉堆模板类，小顶堆
template<
classHeapType>
classCHeap
HeapType*data,tmp;
intsize;
voidHeapUp（intix）
{//自底向顶维护堆
intf;
for（f=F（ix）;
ix&
data[ix]<
data[f];
ix=f,f=F（f））
SWAP（data[ix],data[f],tmp）;
voidHeapDown（intix）
{//自顶向底维护堆
intl,r,t;
HeapTypemin,tmp;
if（ix>
=size）return;
l=L（ix）,r=R（ix）;
min=data[ix],t=ix;
if（l<
size&
data[l]<
min）
t=l,min=data[l];
if（r<
data[r]<
t=r,min=data[l];
SWAP（data[ix],data[t],tmp）;
if（ix!
=t）HeapDown（t）;
CHeap（）
{//这里特殊应用，堆内元素个数不超过
size=0;
data=newHeapType[256];
~CHeap（）
{//释放内存
deletedata;
intgetsize（）
{//返回堆大小
returnsize;
voidclear（）
{//清空堆
voidinsert（HeapTypee）
{//向堆尾中插入元素，并向顶维护堆
data[size++]=e;
HeapUp（size-1）;
HeapTypetop（）
{//从堆顶取出元素，并向底维护堆
HeapTyperet=data[0];
data[0]=data[--size];
HeapDown（0）;
returnret;
classCHuffMan{
HuffNodearr[512];
//哈夫曼树结点数组
//哈夫曼树结点个数
boolcode[256][64];
//ASCII对应编码方案
intlenth[256];
//ASCII对应编码长度
//lastcodelenth,ps[256],用于存储压缩文件中作为文件头
intlastcodelenth;
//文件最后一个字符实用几位
intps[256];
//ASCII对应出现频率
intsoucelen,targetlen;
//源及目标文件长度
//私有成员函数，用于实现内部功能
voidSetHuffTree（int[]）;
//根据字符频率生成哈夫曼树
voidSetHuffCode（int,bool[],int）;
//根据哈夫曼树生成编码方案
voidCreateHuff（int[]）;
//创建哈夫曼树及编码方案
voidEnCodePre（CString）;
//压缩前预处理
voidDeCodePre（FILE*）;
//解压前预处理
voidSaveHuffHead（FILE*）;
//保存压缩文件头
voidReadHuffHead（FILE*）;
//读取压缩文件头
CHuffMan（）{Clear（）;
}//构造函数
~CHuffMan（）{}//析构函数
//公有成员函数，用于提供使用接口
voidClear（）;
//清空当前对象内容
voidEnCodeFile（CString,CString）;
//编码，用于压缩文件，第一个参数为源文件名，第二个参数为目标文件名
voidDeCodeFile（CString,CString）;
//解码
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