C语言哈夫曼编码实验报告.docx
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C语言哈夫曼编码实验报告
福建工程学院
课程设计
课程：
数据结构
题目：
哈夫曼编码和译码
专业：
信息管理信息系统
班级：
1002班
座号：
15号
姓名：
林左权
2011年6月27日
实验题目：
哈夫曼编码和译码
一、要解决的问题
利用哈夫曼编码进行信息通信可以大大提高信道利用率，缩短信息传输时间，降低传输成本。
但是，这要求在发送端通过一个编码系统对待传数据预先编码，在接收端将传来的数据进行译码（复原）。
对于双工信道（即可以双向传输信息的信道），每端都需要一个完整的编/译码系统。
二、算法基本思想描述：
根据给定的字符和其中每个字符的频度,构造哈夫馒树,并输出字符集中每个字符的哈夫曼编码.将给定的字符串根据其哈夫曼编码进行编码,并进行相应的译码.
三、设计
1.数据结构的设计
（1）哈夫曼树的表示
设计哈夫曼树的结构体（htnode），其中包含权重、左右孩子、父母和要编码的字符。
用这个结构体（htnode）定义个哈夫曼数组（hfmt[]）。
迷宫定义如下：
typedefstruct
{
intweight;
intlchild;
intrchild;
intparent;
charkey;
}htnode;
typedefhtnodehfmt[MAXLEN];
（2）对原始字符进行编码
初始化哈夫曼树（inithfmt）。
从终端读入字符集大小n，以及n个字符和n个权值，建立哈夫曼树。
并显示出每个字符的编码。
1.voidinithfmt（hfmtt）//对结构体进行初始化
2.voidinputweight（hfmtt）//输入函数
3.voidselectmin（hfmtt,inti,int*p1,int*p2）//选中两个权值最小的函数
4.voidcreathfmt（hfmtt）//创建哈夫曼树的函数
5.voidphfmnode（hfmtt）//对字符进行初始编码
（3）对用户输入的字符进行编码
voidencoding（hfmtt）//对用户输入的电文进行编码
{
charr[1000];//用来存储输入的字符串
inti,j;
printf（"\n\n请输入需要编码的字符:
"）;
gets（r）;
printf（"编码结果为:
"）;
for（j=0;r[j]!
='\0';j++）
for（i=0;iif（r[j]==t[i].key）
hfmtpath（t,i,j）;
printf（"\n"）;
}
（4）对用户输入的字符进行编码
voiddecoding（hfmtt）//对用户输入的密文进行译码
{
charr[100];
inti,j,len;
j=2*n-2;//j初始从树的根节点开始
printf（"\n\n请输入需要译码的字符串:
"）;
gets（r）;
len=strlen（r）;
printf（"译码的结果是:
"）;
for（i=0;i{
if（r[i]=='0'）
{
j=t[j].lchild;
if（t[j].lchild==-1）
{
printf（"%c",t[j].key）;
j=2*n-2;
}
}
elseif（r[i]=='1'）
{
j=t[j].rchild;
if（t[j].rchild==-1）
{
printf（"%c",t[j].key）;
j=2*n-2;
}
}
}
printf（"\n\n"）;
}
四、源程序清单：
#include
#include
#include
#defineMAXLEN100
typedefstruct
{
intweight;
intlchild;
intrchild;
intparent;
charkey;
}htnode;
typedefhtnodehfmt[MAXLEN];
intn;
voidinithfmt（hfmtt）//对结构体进行初始化
{
inti;
printf（"\n"）;
printf（"------------------------------------------------------------------\n"）;
printf（"******************************输入区******************************\n"）;
printf（"\n请输入n="）;
scanf（"%d",&n）;
getchar（）;
for（i=0;i<2*n-1;i++）//对结构体进行初始化
{
t[i].weight=0;
t[i].lchild=-1;
t[i].rchild=-1;
t[i].parent=-1;
}
printf（"\n"）;
}
voidinputweight（hfmtt）//输入函数
{
intw;//w表示权值
inti;
chark;//k表示获取的字符
for（i=0;i{
printf（"请输入第%d个字符:
",i+1）;
scanf（"%c",&k）;
getchar（）;
t[i].key=k;
printf（"请输入第%d个字符的权值:
",i+1）;
scanf（"%d",&w）;
getchar（）;
t[i].weight=w;
printf（"\n"）;
}
}
voidselectmin（hfmtt,inti,int*p1,int*p2）//选中两个权值最小的函数
{
longmin1=999999;
longmin2=999999;
intj;
for（j=0;j<=i;j++）//选择最小权值字符的下标返回
if（t[j].parent==-1）
if（min1>t[j].weight）
{
min1=t[j].weight;
*p1=j;
}
for（j=0;j<=i;j++）//选择次小权值字符的下标还回
if（t[j].parent==-1）
if（min2>t[j].weight&&j!
=（*p1））//注意j!
=（*p1））
{
min2=t[j].weight;
*p2=j;
}
}
voidcreathfmt（hfmtt）//创建哈夫曼树的函数
{
inti,p1,p2;
inithfmt（t）;
inputweight（t）;
for（i=n;i<2*n-1;i++）
{
selectmin（t,i-1,&p1,&p2）;
t[p1].parent=i;
t[p2].parent=i;
t[i].lchild=p1;
t[i].rchild=p2;
t[i].weight=t[p1].weight+t[p2].weight;
}
}
voidprinthfmt（hfmtt）//打印哈夫曼树
{
inti;
printf（"------------------------------------------------------------------\n"）;
printf（"**********************哈夫曼编数结构:
*****************************\n"）;
printf（"\t\t权重\t父母\t左孩子\t右孩子\t字符\t"）;
for（i=0;i<2*n-1;i++）
{
printf（"\n"）;
printf（"\t\t%d\t%d\t%d\t%d\t%c",t[i].weight,t[i].parent,t[i].lchild,t[i].rchild,t[i].key）;
}
printf（"\n------------------------------------------------------------------\n"）;
printf（"\n\n"）;
}
voidhfmtpath（hfmtt,inti,intj）//编码的重要哈夫曼树路径递归算法
{
inta,b;
a=i;
b=j=t[i].parent;
if（t[j].parent!
=-1）
{
i=j;
hfmtpath（t,i,j）;
}
if（t[b].lchild==a）
printf（"0"）;
else
printf（"1"）;
}
voidphfmnode（hfmtt）//对字符进行初始编码
{
inti,j,a;
printf（"\n------------------------------------------------------------------\n"）;
printf（"**************************哈夫曼编码******************************"）;
for（i=0;i{
j=0;
printf（"\n"）;
printf（"\t\t%c\t",t[i].key,t[i].weight）;
hfmtpath（t,i,j）;
}
printf（"\n------------------------------------------------------------------\n"）;
}
voidencoding（hfmtt）//对用户输入的电文进行编码
{
charr[1000];//用来存储输入的字符串
inti,j;
printf（"\n\n请输入需要编码的字符:
"）;
gets（r）;
printf（"编码结果为:
"）;
for（j=0;r[j]!
='\0';j++）
for（i=0;iif（r[j]==t[i].key）
hfmtpath（t,i,j）;
printf（"\n"）;
}
voiddecoding（hfmtt）//对用户输入的密文进行译码
{
charr[100];
inti,j,len;
j=2*n-2;//j初始从树的根节点开始
printf（"\n\n请输入需要译码的字符串:
"）;
gets（r）;
len=strlen（r）;
printf（"译码的结果是:
"）;
for（i=0;i{
if（r[i]=='0'）
{
j=t[j].lchild;
if（t[j].lchild==-1）
{
printf（"%c",t[j].key）;
j=2*n-2;
}
}
elseif（r[i]=='1'）
{
j=t[j].rchild;
if（t[j].rchild==-1）
{
printf（"%c",t[j].key）;
j=2*n-2;
}
}
}
printf（"\n\n"）;
}
intmain（）
{
inti,j;
hfmtht;
charflag;
printf（"|----------------------|\n"）;
printf（"|信管1002--林左权--15号|\n"）;
printf（"|**********************|\n"）;
printf（"|哈夫曼编码课程设计|\n"）;
printf（"|**********************|\n"）;
printf（"|设计完成时间:
2011/6/27|\n"）;
printf（"|----------------------|\n"）;
creathfmt（ht）;
printhfmt（ht）;
phfmnode（ht）;
printf（"\n------------------------------------------------------------------\n"）;
printf（"***************************编码&&译码&&退出***********************"）;
printf（"\n【1】编码\t【2】\t译码\t【0】退出"）;
printf（"\n您的选择：
"）;
flag=getchar（）;
getchar（）;
while（flag!
='0'）
{
if（flag=='1'）
encoding（ht）;
elseif（flag=='2'）
decoding（ht）;
else
printf（"您的输入有误，请重新输入。
\n"）;
printf（"\n***************************编码&&译码&&退出***********************"）;
printf（"\n【1】编码\t【2】\t译码\t【0】退出"）;
printf（"\n您的选择：
"）;
flag=getchar（）;
getchar（）;
}
printf（"\n\n-----------------------------------------------------------------\n"）;
printf（"***************欢迎使用林左权的哈夫曼编码系统********************\n"）;
printf（"-----------------------------------------------------------------\n"）;
system（"pause"）;
}
五、测试数据及测试结果：
例如：
六、心得体会：
（略）
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