数据结构课程设计哈夫曼编码Word文件下载.docx
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H
I
J
K
L
M
频度
186
64
13
22
32
103
21
15
47
57
1
5
20
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
63
48
51
80
23
8
18
16
4.实现提示
(1)编码结果以文本方式存储在文件Codefile中。
(2)用户界面可以设计为“菜单”方式:
显示上述功能符号,再加上“Q”,表示退出运行Quit。
请用户键入一个选择功能符。
此功能执行完毕后再显示此菜单,直至某次用户选择了“Q”为止。
(3)在程序的一次执行过程中,第一次执行I,D或C命令之后,赫夫曼树已经在内存了,不必再读入。
每次执行中不一定执行I命令,因为文件hfmTree可能早已建好。
二、实验目的
1、了解并掌握数据结构与算法的设计方法,具备初步的独立分析和设计能力;
2、初步掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、程序编码、测试等基本方法和技能;
3、提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力;
4、训练用系统的观点和软件开发一般规范进行软件开发,培养软件工作者所应具备的科学的工作方法和作风。
5、了解哈夫曼树的构造原理和编解码流程
四、具体要求:
课程设计成果的内容必须由以下四个部分组成,缺一不可。
(1)上交源程序:
学生按照实验题目的具体要求所开发的所有源程序(应该放到一个文件夹中);
(2)上交程序的说明文件:
(保存在.txt中)在说明文档中应该写明上交程序所在的目录,上交程序的主程序文件名,如果需要安装,要有程序的安装使用说明;
(3)设计报告:
(保存在word文档中,文件名要求:
按照“姓名_学号_设计题目”起名,如文件名为“张三_XXX_赫夫曼编码”.doc。
打印稿用A4纸)。
其中包括:
♦题目;
♦实验目的;
♦需求分析:
在该部分中叙述实现的功能要求;
♦概要设计:
在此说明每个部分的算法设计说明(可以是描述算法的流程图),每个程序中使用的存储结构设计说明(如果指定存储结构请写出该存储结构的定义);
♦详细设计
各个算法实现的源程序,对每个题目要有相应的源程序(可以是一组源程序,每个功能模块采用不同的函数实现)。
源程序要按照写程序的规则来编写。
要结构清晰,重点函数的重点变量、重点功能部分要加上清晰的程序注释;
♦调试分析
测试数据,测试输出的结果,时间复杂度分析,和每个模块设计和调试时存在问题的思考(问题是哪些?
问题如何解决?
),算法的改进设想;
♦总结:
总结可以包括:
设计过程的收获、遇到问题及解决问题过程的思考、程序调试能力的思考、对数据结构这门课程的思考、在设计过程中对《数据结构》课程的认识等内容。
(4)考核成绩评定标准:
本课程设计的评价由三部分组成,包括程序演示(50%),课程设计报告(30%),回答教师提问(20%)。
1.程序演示:
Ø
优功能完善,全部测试正确,并且能够对局部进行完善。
良功能完善,但测试欠缺。
中功能基本完善,但程序尚有部分错误。
及格完成内存中赫夫曼编码/译码,但不涉及文件操作。
不及格功能不完善,且程序错误较多,无法运行。
2.课程设计报告:
1.优包括设计内容,设计思想,已经完成的任务及达到的目标,设计思路清晰、书写条理清楚,源程序结构合理、清晰,注释说明完整,有对本次课程设计的心得体会。
2.良包括设计内容,设计思想,已经完成的任务及达到的目标,设计思路基本清晰、书写条理基本清楚,源程序结构合理、清晰,注释说明基本完整,有对本次课程设计的心得体会。
3.中课程设计报告内容基本完整,思路较清晰,书写基本清楚,源程序结构尚可,有注释说明但不完整。
4.及格课程设计报告内容基本完整,思路较差,书写尚清楚。
5.不及格课程设计报告内容不完整,书写没有条理。
3.回答教师提问:
1.优能回答教师提出的所有问题,并完全正确,思路清晰
2.良基本能回答教师提出的所有问题,有些小错误
3.中基本能回答教师提出的问题,少数问题回答错误或不清楚
4.及格能回答教师提出的问题,但较多问题回答错误或不能回答
5.不及格基本不能回答教师提出的问题
三、概要设计
A问题分析哈夫曼树的定义
1、哈夫曼树节点的数据类型定义为:
typedefstruct{//赫夫曼树的结构体
charch;
intweight;
//权值
intparent,lchild,rchild;
}htnode,*hfmtree;
2、所实现的功能函数如下
1)voidhfmcoding(hfmtree&
HT,hfmcode&
HC,intn)初始化哈夫曼树,处理InputHuffman(HuffmanHfm)函数得到的数据,按照哈夫曼规则建立2叉树。
此函数块调用了Select()函数。
2)voidSelect(hfmtree&
HT,inta,int*p1,int*p2)//Select函数,选出HT树到a为止,权值最小且parent为0的2个节点
3、intmain()
主函数:
利用已建好的哈夫曼树(如不在内存,则从文件hfmtree.txt中读入)
对文件中的正文进行编码,然后将结果存入文件codefile.txt中。
如果正文中没有要编码的字符,则键盘读入并存储到ToBeTran文件中。
读入ToBeTran中将要编码的内容,将编码好的哈夫曼编码存储到CodeFile中。
4、Encoding
编码功能:
对输入字符进行编码
5、Decoding
译码功能:
利用已建好的哈夫曼树将文件codefile.txt中的代码进行译码,结果存入文件textfile.dat中。
6、Print()打印功能函数:
输出哈夫曼树,字符,权值,以及它对应的编码。
7、主函数的简要说明,主函数主要设计的是一个分支语句,让用户挑选所实现的功能。
使用链树存储,然后分别调用统计频数函数,排序函数,建立哈夫曼函数,编码函数,译码函数来实现功能。
B系统结构图(功能模块图)
四、程序说明
1).哈夫曼编码/译码器源代码
#include<
iostream.h>
stdio.h>
stdlib.h>
string.h>
fstream.h>
typedefchar**hfmcode;
voidSelect(hfmtree&
{
inti,j,x,y;
for(j=1;
j<
=a;
++j){
if(HT[j].parent==0){
x=j;
break;
//选出parent为零第一个的节点。
}
}
for(i=j+1;
i<
++i){
if(HT[i].weight<
HT[x].weight&
&
HT[i].parent==0){
x=i;
//选出最小的节点x、
++j){
if(HT[j].parent==0&
x!
=j)//再次找一个parent为零的节点,且非最小节点。
{
y=j;
++i)
{
HT[y].weight&
HT[i].parent==0&
=i)
y=i;
//选出次小的节点,即非x的最小节点y、
if(x>
y){
*p1=y;
*p2=x;
else
*p1=x;
*p2=y;
}
voidhfmcoding(hfmtree&
HC,intn)//构建赫夫曼树HT,并求出n个字符的赫夫曼编码HC
inti,start,c,f,m,w;
intp1,p2;
char*cd,z;
if(n<
=1){
return;
m=2*n-1;
HT=(hfmtree)malloc((m+1)*sizeof(htnode));
for(i=1;
=n;
++i)//初始化n个叶子结点
printf("
请输入第%d字符信息和权值:
"
i);
scanf("
%c%d"
&
z,&
w);
//z和w之间不识别空格、非空格、换行键。
while(getchar()!
='
\n'
)
continue;
HT[i].ch=z;
HT[i].weight=w;
HT[i].parent=0;
HT[i].lchild=0;
HT[i].rchild=0;
for(;
=m;
++i)//初始化其余的结点
HT[i].ch='
0'
;
HT[i].weight=0;
for(i=n+1;
++i)//建立赫夫曼树
Select(HT,i-1,&
p1,&
p2);
HT[p1].parent=i;
HT[p2].parent=i;
HT[i].lchild=p1;
HT[i].rchild=p2;
HT[i].weight=HT[p1].weight+HT[p2].weight;
HC=(hfmcode)malloc((n+1)*sizeof(char*));
cd=(char*)malloc(n*sizeof(char));
cd[n-1]='
\0'
++i)//给n个字符编码
start=n-1;
for(c=i,f=HT[i].parent;
f!
=0;
c=f,f=HT[f].parent)
if(HT[f].lchild==c)
{
cd[--start]='
//左孩子赋值为零
}
else
1'
//右为1
HC[i]=(char*)malloc((n-start)*sizeof(char));
strcpy(HC[i],&
cd[start]);
free(cd);
intmain(){
charcode[100],h[100],hl[100];
intn,i,j,k,l;
ifstreaminput_file;
//文件输入输出流
ofstreamoutput_file;
charchoice,str[100];
hfmtreeHT;
hfmcodeHC;
cout<
<
\n"
while(choice!
Q'
choice!
q'
)//当choice的值不为q且不为Q时循环
cout<
"
*************************赫夫曼编码/译码器*************************\n"
I.Init"
E.Encoding"
D.Decoding"
Q.Exit\n"
请输入您要操作的步骤:
cin>
>
choice;
if(choice=='
I'
||choice=='
i'
)//初始化赫夫曼树
cout<
请输入字符个数:
cin>
n;
hfmcoding(HT,HC,n);
for(i=1;
cout<
HT[i].ch<
:
HC[i]<
endl;
output_file.open("
hfmTree.txt"
);
if(!
output_file){
can'
toenfile!
return1;
i++)
output_file<
("
)"
output_file.close();
赫夫曼树已经创建完毕,并且已经放入hfmTree.txt文件中!
elseif(choice=='
E'
e'
)//进行编码,并将字符放入ToBeTran.txt,码值放入CodeFile.txt中
printf("
请输入字符:
gets(str);
ToBeTran.txt"
output_file)
output_file<
str<
CodeFile.txt"
for(i=0;
strlen(str);
i++){
for(j=0;
++j)
{
if(HT[j].ch==str[i])
{
output_file<
HC[j];
break;
}
}
编码完毕,并且已经存入CodeFile.txt文件!
input_file.open("
//从CodeFile.txt中读入编码,输出在终端
input_file)
input_file>
code;
编码码值为:
code<
input_file.close();
D'
d'
)//读入CodeFile.txt中的编码进行译码,将译出来的字符放入Textfile.txt中
input_file){
h;
Textfile.txt"
k=0;
while(h[k]!
)//先用编码中的前几个和字符的编码相比较,然后往后移
for(i=1;
l=k;
for(j=0;
strlen(HC[i]);
j++,l++){
hl[j]=h[l];
hl[j]='
if(strcmp(HC[i],hl)==0)
HT[i].ch;
k=k+strlen(HC[i]);
h<
译码结束,字符已经存入Textfile.txt文件中!
)//退出程序
{
exit(0);
else//如果选了选项之外的就让用户重新选择
您没有输入正确的步骤,请重新输入!
return0;
5、结果分析
1、
由上图可知:
通过四次的不同格式输入,了解到了此程序只识别数字和字符,其他空格和无空格以及换行都不能读入字符或者数字。
2、当选择编码功能E时,
若输入并为建立在哈夫曼树里面的字符,则会由于逻辑错误,出现乱码字样。
紧接着,输入已定义的aego中的aeg,则能编码,并且对照之前立的哈夫曼树的结构,可知道,编码成功。
3、相应地,此时我想要选择译码功能D,通过程序结果可知道,她便能直接翻译出之前存储在codefile里面的码字。
如下图
4、下面完成实验要求的任务,对thisprogramismyfavorite进行编码。
首先对将要输入的24个字母(其实有重复的字母,也可不比输入)进行赋权值:
之后,便可以得到对24个字母进行的编码,如下图:
5、最后对thisprogramismyfavorite进行编码,再译码,如下图:
六、实验心得与体会
1、在定义头文件时可多不可少,即我们可多写些头文件,肯定不会出错,但是若没有定义所引用的相关头文件,必定调试不通过;
2、通过本次数据结构的课程设计,我学习了很多在上课没懂的知识,并对求哈夫曼树及哈夫曼编码/译码的算法有了更加深刻的了解,更巩固了课堂中学习有关于哈夫曼编码的知识,真正学会一种算法了。
3、这次课程设计,我在编辑中犯了不应有的错误,设计统计字符和合并时忘记应该怎样保存数据,对文件的操作也很生疏。
在不断分析后明确并改正了错误和疏漏,我的程序有了更高的质量。
4、通过编程,我学会了更加熟悉的使用cin和cout输入和输出函数,并发现它比C语言的printf和scanf函数的格式更为简便(但必须包含头文件<
):
我还熟悉了在循环语句中if与break连用的用法:
break在if后面,即当满足if的条件是,则跳出此循环语句,执行循环的后面语句。
在函数中If与return连用时表示,当满足if的条件时返回函数,即函数执行完毕。
了解了用ifstreaminput_file和ofstreamoutput_file函数构造文件输入输出流。