实验七Huffman编码的设计与应用.docx

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实验七Huffman编码的设计与应用

深圳大学实验报告

课程名称：

数据结构实验与课程设计

实验项目名称：

Huffman编码的设计与应用

学院：

数学与计算科学学院

专业：

数计班

指导教师：

张艳

报告人：

张宏宽学号：

2013190067班级：

数计班

实验时间：

2014/11/7

实验报告提交时间：

2014/11/10

教务部制

实验目的与要求：

实验目的：

1、1、问题描述

给定n个字符及其对应的权值，构造Huffman树，并进行huffman编码和译（解）码。

构造Huffman树时，要求左子树根的权值小于右子树根的权值。

进行Huffman编码时，假定Huffman树的左分支上编码为‘0’，右分支上编码为‘1’。

2、算法

 构造Huffman树算法：

⑴、根据给定的n个权值（w1,w2,…,wn）构成n棵二叉树的集合F={T1,T2,…,Tn}，其中每棵二叉树Ti中只有一个权值为wi的根结点

⑵、在F中选取两棵根结点的权值最小的树，作为左、右子树构造一棵新的二叉树，且置其根结点的权值为其左、右子树权值之和

⑶、在F中删除这两棵树，同时将新得到的二叉树加入F中

⑷、重复⑵,⑶，直到F只含一棵树为止

Huffman编码算法：

⑴、从Huffman树的每一个叶子结点开始

⑵、依次沿结点到根的路径，判断该结点是父亲结点的左孩子还是右孩子，如果是左孩子则得到编码‘0’，否则得到编码‘1’，先得到的编码放在后面

⑶、直到到达根结点，编码序列即为该叶子结点对应的Huffman编码

Huffman译（解）码算法：

⑴、指针指向Huffman树的根结点，取第一个Huffman码

⑵、如果Huffman码为‘0’，将指针指向当前结点的左子树的根结点；如果Huffman码为‘1’，将指针指向当前结点的右子树的根结点

⑶、如果指针指向的当前结点为叶子结点，则输出叶子结点对应的字符；否则，取下一个Huffman码，并返回⑵

⑷、如果Huffman码序列未结束，则返回⑴继续译码

实验要求：

1、使用Huffman编码算法实现题目的要求。

实验内容：

Input

第一行：

样本字符个数，假设为n。

第二行，n个字符（用空格隔开）

第三行，n个字符对应的权值（用空格隔开）

第四行，待编码的字符串

第五行，待译码的Huffman码序列

Output

第一行，每个字符对应的Huffman编码（用空格隔开）

第二行，字符串对应的Huffman编码序列

第三行，Huffman码序列对应的字符串

SampleInput

4

abcd

9326

abcd

111001010

SampleOutput

010110011

010110011

dcba

实验过程：

1、实现思想（用文字描述用栈和队列判断回文的思想）

构造Huffman树算法：

⑴、根据给定的n个权值（w1,w2,…,wn）构成n棵二叉树的集合F={T1,T2,…,Tn}，其中每棵二叉树Ti中只有一个权值为wi的根结点

⑵、在F中选取两棵根结点的权值最小的树，作为左、右子树构造一棵新的二叉树，且置其根结点的权值为其左、右子树权值之和

⑶、在F中删除这两棵树，同时将新得到的二叉树加入F中

⑷、重复⑵,⑶，直到F只含一棵树为止

Huffman编码算法：

⑴、从Huffman树的每一个叶子结点开始

⑵、依次沿结点到根的路径，判断该结点是父亲结点的左孩子还是右孩子，如果是左孩子则得到编码‘0’，否则得到编码‘1’，先得到的编码放在后面

⑶、直到到达根结点，编码序列即为该叶子结点对应的Huffman编码

2、实现代码（核心语句加注释）

#include

#include

usingnamespacestd;

#defineerror-1

#definecorrect1

#definemaxLen15

#definemaxChar10

#definemaxStr100

typedefstruct{

charc;

intweight;

intparent,lchild,rchild;

charcode[maxLen];

}HTNode,*HuffmanTree;

HTNodeHT[2*maxChar];

voidSelect（inti1,int*s1,int*s2）

{

unsignedintj,s;

s=0;

for（j=1;j<=i1;j++）{

if（HT[j].parent==0）{

if（s==0）s=j;

if（HT[j].weight

}

}

*s1=s;

s=0;

for（j=1;j<=i1;j++）{

if（（HT[j].parent==0）&&（j!

=*s1））{

if（s==0）s=j;

if（HT[j].weight

}

}

*s2=s;

}

voidCreat（intn,char*c,int*w）

{

inti,m,s1,s2;

m=2*n-1;

for（i=1;i<=n;++i）{

HT[i].c=c[i-1];

HT[i].weight=w[i-1];

HT[i].parent=0;

HT[i].lchild=HT[i].rchild=0;}

for（i=n+1;i

HT[i].weight=0;

HT[i].parent=0;

HT[i].lchild=0;

HT[i].rchild=0;

}

for（i=n+1;i<=m;++i）{

Select（i-1,&s1,&s2）;

HT[s1].parent=i;HT[s2].parent=i;

HT[i].lchild=s1;HT[i].rchild=s2;

HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight;

}

}

voidCode（intn）

{

inti,j,m,c,f,start;

charcd[maxLen];

m=maxLen;

cd[m-1]=0;

for（i=1;i<=n;i++）{

start=m-1;

for（c=i,f=HT[i].parent;f!

=0;c=f,f=HT[f].parent）{

if（HT[f].lchild==c）cd[--start]='0';

elsecd[--start]='1';

}

for（j=0;j

HT[i].code[j]=0;

}

}

voidShowCode（intn）

{

inti;

for（i=1;i

cout<

}

intShowEncode（intn,char*eS）

{

inti,j;

for（j=0;j

for（i=1;i<=n;i++）{

if（eS[j]==HT[i].c）{

cout<

break;

}

}

if（i>n）return（error）;

}

cout<

return（correct）;

}

intShowDecode（intn,char*dS）

{

inti,c;

intRoot;

Root=2*n-1;

c=Root;

for（i=0;i

if（（HT[c].lchild==0）&&（HT[c].rchild==0））{

cout<

c=Root;

}

if（dS[i]=='0'）{

if（HT[c].lchild==0）return（error）;

c=HT[c].lchild;

}

else{

if（HT[c].rchild==0）return（error）;

c=HT[c].rchild;

}

}

cout<

return（correct）;

}

intmain（）

{

inti,n;

intweight[maxChar];

charc[maxChar],encode[maxLen],decode[maxLen];

cin>>n;

for（i=0;i>c[i];

for（i=0;i>weight[i];

Creat（n,c,weight）;

Code（n）;

ShowCode（n）;

cin>>encode;

ShowEncode（n,encode）;

cin>>decode;

ShowDecode（n,decode）;

return0;

}

实验结果及分析：

1、测试数据（除给出的测试样例外，自己构造至少2组测试数据，注意考虑非法输入情况）

2、测试结果（给出每组测试数据的运行截图）

3、实验结果分析

深圳大学学生实验报告用纸

实验总结：

指导教师批阅意见：

成绩评定：

指导教师签字：

年月日

备注：

注：

1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。

2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。