哈弗曼编码与译码.docx
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哈弗曼编码与译码
哈弗曼编码与译码
一个完整的系统应具有以下功能：
（1）I：
初始化（Initialization）。
从终端读入字符集大小n，以及n个字符和n个权值，建立赫夫曼树，并将它存于文件hfmTree中。
（2）E：
编码（Encoding）。
利用已建好的赫夫曼树（如不在内存，则从文件hfmTree中读入），对文件ToBeTran中的正文进行编码，然后将结果存入文件CodeFile中。
（3）D：
译码（Decoding）。
利用已建好的赫夫曼树将文件CodeFile中的代码进行译码，结果存入文件Textfile中。
以下为选做：
（4）P：
印代码文件（Print）。
将文件CodeFile以紧凑格式显示在终端上，每行50个代码。
同时将此字符形式的编码文件写入文件CodePrin中。
（5）T：
印赫夫曼树（Treeprinting）。
将已在内存中的赫夫曼树以直观的方式（比如树）显示在终端上，同时将此字符形式的赫夫曼树写入文件TreePrint中。
2.测试要求
（1）已知某系统在通信联络中只可能出现八种字符，其频率分别为0.05,0.29,0.07,0.08,0.14,0.23,0.03,0.11，试设计赫夫曼编码。
（2）用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立赫夫曼树，并实现以下报文的编码和译码：
“THISPROGRAMEISMYFAVORITE”。
字符
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
频度
186
64
13
22
32
103
21
15
47
57
1
5
32
20
字符
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
频度
57
63
15
1
48
51
80
23
8
18
1
16
1
3.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。
#include
#include
#include
#include
typedefstruct{
charletter;
floatwt;
}hfm,*hfmlist;
//*************************全局变量************************************
unsignedints1,s2,n;
charchoose;
intDEPTH=0;
chara[20];
//***************Huffman树和Huffman编码的存储表示**********************
typedefstruct{
unsignedintweight;
unsignedintcode;
unsignedintparent,lchild,rchild;
}HTNode,*HuffmanTree;//动态分配数组存储Huffman树
typedefchar**HuffmanCode;//动态分配数组存储Huffman编码表
//***************************初始化Huffman树***************************
voidselect（HuffmanTreeHT,intl）{
inta,b,c,j;
s1=s2=1;
a=b=1000;
for（j=1;j<=l;j++）{
if（HT[j].code==0）{
c=HT[j].weight;
if（celseif（c}//if
}//for
HT[s1].code=HT[s2].code=1;
}//select
voidHuffmanCoding（HuffmanTree&HT,HuffmanCode&HC,hfmlistHL,unsignedintn）{
//w存放n个权值（均>0），构造Huffman树HT,并求出n个字符的Huffman编码HC.
unsignedinti,f,start,c,m;
char*cd;
if（n<=1）return;
m=2*n-1;
HT=（HuffmanTree）malloc（（m+1）*sizeof（HTNode））;
for（i=1;i<=m;++i）{HT[i].weight=HT[i].parent=HT[i].lchild=HT[i].rchild=HT[i].code=0;}
for（i=1;i<=n;++i）HT[i].weight=HL[i].wt;
for（i=n+1;i<=m;++i）{
select（HT,i-1）;
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;
}
HC=（HuffmanCode）malloc（（n+1）*sizeof（char*））;
cd=（char*）malloc（n*sizeof（char））;
cd[n-1]='\0';
for（i=1;i<=n;++i）{
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]='0';
elsecd[--start]='1';
HC[i]=（char*）malloc（（n-start）*sizeof（char））;
strcpy（HC[i],cd+start）;
}
free（cd）;
}
//*************************文件操作*****************************
voidsave（char*p）{
FILE*fp;
inti;
printf（"inputthename:
"）;
if（（fp=fopen（gets（a）,"w+"））==NULL）{
printf（"cannotopenthefile!
\n"）;
exit（0）;}//if
for（i=0;p[i]!
='\0';i++）{
if（fwrite（p+i,sizeof（char）,1,fp）!
=1）{//fwrite函数写数据块
printf（"Filewriteerror!
\n"）;exit（0）;}//if
}//for
fclose（fp）;
}//save
//************************编码与译码操作**********************************
voidDecoding（HuffmanTreeHT,hfmlistHL,char*size,intn）//这个函数是用来译码的
{inti,j,k;
charp[130];
printf（"请输入需要译码的代码:
"）;gets（p）;//接受需要译码的字符串
i=2*n-1;
k=0;
for（j=0;p[j]!
='\0';j++）{
if（p[j]=='0'）{if（HT[i].lchild!
=0）i=HT[i].lchild;
else{size[k++]=HL[i].letter;
i=2*n-1;
j--;}
}
else{if（HT[i].rchild!
=0）i=HT[i].rchild;
else{size[k++]=HL[i].letter;
i=2*n-1;
j--;}
}
}//for
if（p[j-1]=='0'）size[k++]=HL[i].letter;
elsesize[k++]=HL[i].letter;
size[k]='\0';
}//decoding
voidEncoding（HuffmanCodeHC,hfmlistHL,char*coding,intn）{
inti,j,t,k=0;
charp[100];
printf（"请再次输入需要编码的文本:
"）;
gets（p）;
for（i=0;p[i]!
='\0';i++）{
if（（p[i]>='A'&&p[i]<='Z'）||p[i]==''）
for（j=1;j<=n;j++）
if（p[i]==HL[j].letter）
for（t=0;HC[j][t]!
='\0';t++）
coding[k++]=HC[j][t];
}//for
coding[k]='\0';
}//encoding
//************************打印操作****************************
voidPrint（FILE*fp1,FILE*fp2）{
//将文件fp1中的代码以紧凑格式显示在终端上，每行50个代码
//同时将此字符形式的编码文件写入文件fp2中
charc[200];
inti;
fgets（c,200,fp1）;
for（i=0;c[i]=='0'||c[i]=='1';i++）{
printf（"%c",c[i]）;
fprintf（fp2,"%c",c[i]）;
if（（i+1）/50*50==（i+1））{
printf（"\n"）;
fprintf（fp2,"\n"）;
}
}//for
printf（"\n"）;
}//Print
voidPreOrderTraverse（HuffmanTreeHT,intk,FILE*fp）{
//先序遍历并打印树，结果存放于fp中,k为根结点的下标
inti;
for（i=1;i<=DEPTH-1;i++）fprintf（fp,""）;
for（;i<=DEPTH;i++）fprintf（fp,"|------"）;
fprintf（fp,"%d\n",HT[k].weight）;
if（HT[k].lchild!
=0）{
DEPTH++;
PreOrderTraverse（HT,HT[k].lchild,fp）;
DEPTH--;
}
if（HT[k].rchild!
=0）{
DEPTH++;
PreOrderTraverse（HT,HT[k].rchild,fp）;
DEPTH--;
}
if（HT[k].lchild==0&&HT[k].rchild==0）return;
return;
}//PreOrderTraverse
voidTreePrinting（HuffmanTreeHT,intn,FILE*fp）{
//打印树HT，结果存于文件fp中，n为树的叶子结点数
inti,k;
for（i=1;i<=2*n;i++）if（HT[i].parent==0）{k=i;bre
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