哈弗曼编码课程设计实验报告.docx

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哈弗曼编码课程设计实验报告

一、实训要求……………………………………………………………………………..2

二、课题分析和设计……………………………………………………………………..2

1、基本需求分析……………………………………………………………………2,3

2、对应的类………………………………………………………………................3,4,5

三、主要功能界面………………………………………………………………………...5

1、主界面……………………………………………………………………………5

2、读取文章并对字符编码…………………………………………………………5

3、哈弗曼编码信息………………………………………………………………….6

4、文章编码………………………………………………………………………….6

5、文章译码………………………………………………………………………….6

6、错误处理………………………………………………………………………….7

四、总结（课设心得体会）………………………………………………………………7

五、附录（主要函数代码）………………………………………………………………7~14

一、实训要求

1、输入为：

一段中文或英文的文章的文件名。

2、读取文章的字符信息。

3、对字符进行权值的计算。

4、根据权值构造哈弗曼树。

5、生成对应的编码。

6、输出为：

原文章的编译（译文）。

7、根据已经生成的编码表，输入任意的译文可以得到原文。

二、课题分析和设计

1.基本需求分析：

（1）在通信过程中，为了提高信道利用率，缩短信息传输时间降低传输成本，需要一编译码器。

（2）此哈弗曼编码译码器应具有编码译码的双向功能，即在发送端通过编码系统对传入的数据进行编码。

（3）在接收端将数据译码，将具有两项功能的编码译码器用于双工信道就可满足，双工信道的双向编译功能。

（4）输入某段报文是，系统将自己完成编译输出。

（5）、程序设计流程：

<1>文字表述：

开始进入功能选择界面，包含五种操作

（1）读取文章并对字符编码。

（2）哈夫曼编码信息。

（3）文章编码。

（4）文章译码。

（5）退出程序。

<2>操作：

（1）给定一篇文章，统计字符出现的概率，并根据概率建立哈弗曼树，并利用哈弗曼树对字符进哈夫曼编码。

（2）显示哈弗曼编码信息，包括字符和其哈弗曼编码。

（3）对文章进行译码，显示译码信息，并保存。

（4）对文章进行译码，显示并保存。

<3>流程图:

2、对应的类：

<1>定义类：

classElement//结点类

{

public:

charname;//字符名

intweight;//字符权值

intlchild;//左孩子

intrchild;//右孩子

intparent;//父结点

Element（）

{

weight=0;

lchild=-1;

rchild=-1;

parent=-1;

}

~Element（）{}

};

<2>定义字符和出现的次数：

className//字符类

{

public:

charpname;//字符名

intnum;//字符出现的次数

doublelweight;//字符的权值

Name（）

{

num=0;

lweight=0;

}

~Name（）{}

};

<3>定义字符总类总数和存储信息：

classGetName//关于字符类

{

public:

charfile_name[max2];//文件名

intn;//字符的种类

intsum;//字符的总数

Nameletter[max1];//存储字符信息的类的数组

GetName（）

{

sum=0;

n=0;

}

}；

<4>定义编码类：

classCodeNode//编码类

{

public:

charch;//存储字符

charsave_code[max1];//存储编码

};

<5>主要功能实现类：

classFunction

{

public:

GetNameL;

intfn;//定义哈夫曼数组大小

ElementHuffmanT[max3];//哈夫曼数组

CodeNodeCode[max1];//字符编码数组

Function（）

{

fn=0;

}

}；

3、主要功能界面：

1、主界面：

2、读取文章并对字符编码：

3、哈弗曼编码信息：

4、文章编码：

5、文章译码：

6、错误处理：

4、总结（课设心得体会）：

三周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。

在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。

学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程.”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义.我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础.通过这次课程设计，本人在多方面都有所提高。

在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

六、附录（源代码）：

#include

#include

#include

#include

#definemax1150

#definemax250

#definemax3256

usingnamespacestd;

classElement//结点类

{

public:

charname;//字符名

intweight;//字符权值

intlchild;//左孩子

intrchild;//右孩子

intparent;//父结点

Element（）

{

weight=0;

lchild=-1;

rchild=-1;

parent=-1;

}

~Element（）{}

};

classCodeNode//编码类

{

public:

charch;//存储字符

charsave_code[max1];//存储编码

};

className//字符类

{

public:

charpname;//字符名

intnum;//字符出现的次数

doublelweight;//字符的权值

Name（）

{

num=0;

lweight=0;

}

~Name（）{}

};

classGetName//关于字符类

{

public:

charfile_name[max2];//文件名

intn;//字符的种类

intsum;//字符的总数

Nameletter[max1];//存储字符信息的类的数组

GetName（）

{

sum=0;

n=0;

}

voidGetWeight（）//得到字符的权值

{

for（inti=0;i

{

letter[i].lweight=（double）letter[i].num/sum;//出现的次数除总数得到权值

}

}

intReadLetter（）

{

ifstreaminput;

cout<<"请输入文件名：

"<

cin>>file_name;

input.open（file_name）;//打开文件

if（input.fail（））

{

cout<<"该文件不存在！

"<

return0;

}

charch;

ch=input.get（）;

letter[0].pname=ch;

letter[0].num++;

sum++;

while（!

input.eof（））//读取文件中的所有字符

{

inttag=0;

ch=input.get（）;

for（inti=0;i

{

if（letter[i].pname==ch）

{

letter[i].num++;

sum++;

tag=1;

}

}

if（tag==0）

{

n++;

letter[n].pname=ch;

letter[n].num++;

sum++;

}

}

sum--;

input.close（）;

GetWeight（）;//得到字符权值

}

};

classFunction

{

public:

GetNameL;

intfn;//定义哈夫曼数组大小

ElementHuffmanT[max3];//哈夫曼数组

CodeNodeCode[max1];//字符编码数组

Function（）

{

fn=0;

}

voidCharHuffmanTCoding（）//编码功能实现

{

inti,f,c;

char*cd=newchar[L.n+1];//暂时存储编码的数组

intstart;//编码读取起始位置

cd[L.n]='\0';

for（i=0;i

{

Code[i].ch=HuffmanT[i].name;//字符信息

start=L.n;//起始位置

c=i;

while（（f=HuffmanT[c].parent）>=0）

{

if（HuffmanT[f].lchild==c）//如果为左孩子，为‘0’

{

cd[--start]='0';

}

else//如果为右孩子，为‘1’

{

cd[--start]='1';

}

c=f;

}

strcpy（Code[i].save_code,&cd[start]）;//将结果存入对应的编码数组中

}

}

voidOutputHuffmanTCode（）

{

cout<<"哈夫曼编码：

"<

cout<<"——————————————————————"<

cout<<"字符\t\t哈夫曼编码"<

for（inti=0;i

{

cout<<"——————————————————————"<

cout<

cout<

cout<

}

cout<<"——————————————————————"<

}

voidInitHT（）//哈夫曼初始化

{

L.ReadLetter（）;

fn=（L.n）*2-1;

for（inti=0;i

{

if（i

{

HuffmanT[i].name=L.letter[i].pname;

HuffmanT[i].weight=L.letter[i].lweight;

}

}

}

voidSelect_2Min（intm,int&p1,int&p2）//选择最小的两个节点

{

inti;

doublem1,m2;

m1=m2=1;

p1=p2=-1;

for（i=0;i

{

if（HuffmanT[i].parent==-1&&HuffmanT[i].weight

{

m2=m1;

p2=p1;

m1=HuffmanT[i].weight;

p1=i;

}

elseif（HuffmanT[i].parent==-1&&HuffmanT[i].weight

{

m2=HuffmanT[i].weight;

p2=i;

}

}

}

voidCreatHT（）//建立哈夫曼树//核心

{

inti,p1,p2;

InitHT（）;

for（i=L.n;i

{

Select_2Min（i,p1,p2）;

HuffmanT[p1].parent=HuffmanT[p2].parent=i;

HuffmanT[i].weight=HuffmanT[p1].weight+HuffmanT[p2].weight;

HuffmanT[i].lchild=p1;

HuffmanT[i].rchild=p2;

}

}

intOutArticleCode（）//显示文章编码

{

ifstreaminput;

input.open（L.file_name）;

if（input.fail（））

{

cout<<"文件不存在！

"<

return0;

}

charch;

cout<<"文章编码如下：

"<

while（!

input.eof（））

{

ch=input.get（）;

for（inti=0;i

{

if（Code[i].ch==ch）

cout<

}

}

cout<

input.close（）;

}

intSaveArticleCode（）//保存文章编码

{

ofstreamoutput;

ifstreaminput;

charnamef1[max2];

input.open（L.file_name）;

if（input.fail（））

{

cout<<"该文件不存在！

"<

return0;

}

cout<<"请输入保存文章编码的文件名：

"<

cin>>namef1;

output.open（namef1）;

charch;

while（!

input.eof（））

{

ch=input.get（）;

for（inti=0;i

{

if（Code[i].ch==ch）

{

for（intj=0;j

{

output.put（Code[i].save_code[j]）;

}

}

}

}

input.close（）;

output.close（）;

cout<<"保存完毕！

"<

}

intOutTransCode（）//文章译码操作

{

ifstreaminput;

charnamef[max2];

cout<<"请输入保存文章编码的文件名：

"<

cin>>namef;

input.open（namef）;

if（input.fail（））

{

cout<<"该文件不存在！

"<

return0;

}

charch;

ch=input.get（）;

intc=2*L.n-2;

while（!

input.eof（））

{

if（ch=='0'）//遇0搜索左子树

{

if（HuffmanT[c].lchild>=0）{

c=HuffmanT[c].lchild;

}

if（HuffmanT[c].lchild==-1）//判断是否到叶子

{

cout<

c=2*L.n-2;//返回根节点

}

}

if（ch=='1'）//遇1搜索右子树

{

if（HuffmanT[c].rchild>=0）

{

c=HuffmanT[c].rchild;

}

if（HuffmanT[c].rchild==-1）//判断是否到叶子

{

cout<

c=2*L.n-2;//返回根节点

}

}

ch=input.get（）;

}

cout<

input.close（）;

}

intSaveTransCode（）//保存文章译码

{

ofstreamoutput;

ifstreaminput;

charnamef[max2];

charnamef1[max2];

cout<<"请输入文章编码所在的文件名：

"<

cin>>namef;

input.open（namef）;

if（input.fail（））

{

cout<<"该文件不存在！

"<

return0;

}

cout<<"请输入保存文章译码的文件名：

"<

cin>>namef1;

output.open（namef1）;

charch;

ch=input.get（）;

intc=2*L.n-2;

while（!

input.eof（））

{

if（ch=='0'）

{

if（HuffmanT[c].lchild>=0）

{

c=HuffmanT[c].lchild;

}

if（HuffmanT[c].lchild==-1）

{

output.put（HuffmanT[c].name）;

c=2*L.n-2;

}

}

if（ch=='1'）

{

if（HuffmanT[c].rchild>=0）

{

c=HuffmanT[c].rchild;

}

if（HuffmanT[c].rchild==-1）{

output.put（HuffmanT[c].name）;

c=2*L.n-2;

}

}

ch=input.get（）;

}

input.close（）;

output.close（）;

cout<<"保存完毕！

"<

}

};

intmain（）

{

Function*a=newFunction;

while

（1）//主界面显示

{

cout<<"************************************"<

cout<<"*******欢迎进入编/译码系统**********"<

cout<<"************************************"<

cout<

cout<<"*******功能如下：

*******************"<

cout<<"*******1.读取文章并对字符编码*******"<

cout<<"*******2.哈夫曼编码信息*************"<

cout<<"*******3.文章编码*******************"<

cout<<"*******4.文章译码*******************"<

cout<<"*******5.退出程序*******************"<

cout<

charch;

cout<<"====>>请选择功能：

";

cin>>ch;

switch（ch）

{

case'1':

//读取文章并对字符编码

{

deletea;

a=newFunction;

system（"cls"）;

a->CreatHT（）;

a->CharHuffmanTCoding（）;

cout<<"操作完毕！

"<

system（"pause"）;

system（"cls"）;

break;

}

case'