哈夫曼编码算法实现完整版讲课讲稿.docx
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哈夫曼编码算法实现完整版讲课讲稿
哈夫曼编码算法实现完整版
实验三树的应用
一.实验题目：
树的应用——哈夫曼编码
二.实验内容：
利用哈夫曼编码进行通信可以大大提高信道的利用率，缩短信息传输的时间，降低传输成本。
根据哈夫曼编码的原理，编写一个程序，在用户输入结点权值的基础上求哈夫曼编码。
要求：
从键盘输入若干字符及每个字符出现的频率，将字符出现的频率作为结点的权值，建立哈夫曼树，然后对各个字符进行哈夫曼编码，最后打印输出字符及对应的哈夫曼编码。
三、程序源代码:
#include
#include
#include
#include
typedefstruct{
chardata;
intweight;
intparent,lchild,rchild;
}HTNode,*HuffmanTree;
typedefchar**HuffmanCode;
voidSelect（HuffmanTree&HT,intn,intm）
{HuffmanTreep=HT;
inttmp;
for（intj=n+1;j<=m;j++）
{inttag1,tag2,s1,s2;
tag1=tag2=32767;
for（intx=1;x<=j-1;x++）
{if（p[x].parent==0&&p[x].weight{tag1=p[x].weight;s1=x;}
}
for（inty=1;y<=j-1;y++）
{if（p[y].parent==0&&y!
=s1&&p[y].weight{tag2=p[y].weight;s2=y;}
}
if（s1>s2）//将选出的两个节点中的序号较小的始终赋给s1
{tmp=s1;s1=s2;s2=tmp;}
p[s1].parent=j;
p[s2].parent=j;
p[j].lchild=s1;
p[j].rchild=s2;
p[j].weight=p[s1].weight+p[s2].weight;
}
}
voidHuffmanCoding（HuffmanTree&HT,intn,char*w1,int*w2）
{
intm=2*n-1;
if（n<=1）return;
HT=（HuffmanTree）malloc（（m+1）*sizeof（HTNode））;
HuffmanTreep=HT;
for（inti=1;i<=n;i++）
{p[i].data=w1[i-1];
p[i].weight=w2[i];
p[i].parent=p[i].lchild=p[i].rchild=0;
}
for（;i<=m;i++）
{p[i].weight=p[i].parent=p[i].lchild=p[i].rchild=0;}
Select（HT,n,m）;
ofstreamoutfile;//生成hfmTree文件
outfile.open（"hfmTree.txt",ios:
:
out）;
for（i=1;i<=m;i++）
{outfile<<<"\t"<}
outfile.close（）;
cout<<"初始化结果已保存在hfmTree文件中\n";
}
voidToBeTree（）//将正文写入文件ToBeTree中
{
ofstreamoutfile;
outfile.open（"ToBeTree.txt",ios:
:
out）;
outfile<<"THISPROGRAMISMYFAVORITE";
outfile.close（）;
}
voidEncoding（HuffmanTree&HT,intn）//编码
{
HuffmanCodeHC;
HC=（HuffmanCode）malloc（（n+1）*sizeof（char*））;
char*cd;
cd=（char*）malloc（n*sizeof（char））;
cd[n-1]='\0';
for（intk=1;k<=n;k++）
{intstart=n-1;
for（intc=k,f=HT[k].parent;f!
=0;c=f,f=HT[f].parent）
{if（HT[f].lchild==c）cd[--start]='0';
elsecd[--start]='1';
}
HC[k]=（char*）malloc（（n-start）*sizeof（char））;
strcpy（HC[k],&cd[start]）;
}
cout<<"输出哈夫曼编码:
"<for（inth=1;h<=n;h++）//输出编码
{cout<";
cout<cout<<"";
if（h%8==0）cout<}
cout<"<ToBeTree（）;
//读取TOBETREE文件里的正文，并进行编码
fstreaminfile;
infile.open（"ToBeTree.txt",ios:
:
in）;
chars[80];
while（!
infile.eof（））
{infile.getline（s,sizeof（s））;}
infile.close（）;
fstreamoutfile;
outfile.open（"CodeFile.txt",ios:
:
out）;
intcount=0;
for（h=0;s[h]!
='\0';h++）
{for（k=1;k<=n;k++）
if（s[h]==HT[k].data）
{cout<cout<<"";
count++;
outfile<break;
}
if（count%9==0）cout<}
outfile.close（）;
cout<<"\n编码结果已保存在文件CodeFile中.";
cout<}
voidDecoding（HuffmanTree&HT,intn）//译码
{
intf=2*n-1;
fstreaminfile;
infile.open（"CodeFile.txt",ios:
:
in）;
chars[1000];
while（!
infile.eof（））
{infile.getline（s,sizeof（s））;}
infile.close（）;
inti=0;
intj=0;
fstreamoutfile;
outfile.open（"TextFile.txt",ios:
:
out）;
while（s[i]!
='\0'）
{f=2*n-1;
while（HT[f].lchild!
=0）//以f对应的节点的左孩子的值==0作为结束
{if（s[j]=='0'）f=HT[f].lchild;
elsef=HT[f].rchild;
j++;
}
i=j;
cout<outfile<}
outfile.close（）;
cout<<"\n译码结果已保存在文件TextFile中.";
cout<}
voidPrint（）//印代码文件
{intcount=0;
fstreaminfile;
infile.open（"CodeFile.txt",ios:
:
in）;
chars[1000];
while（!
infile.eof（））
{infile.getline（s,sizeof（s））;
for（inti=0;s[i]!
='\0';i++）
{cout<count++;
if（count%50==0）cout<}
}
infile.close（）;
cout<}
charmenu（）//菜单函数
{cout<<"功能菜单如下:
"<cout<<"*********************"<cout<<"I:
初始化（Initialization）"<cout<<"E:
编码（Encoding）"<cout<<"D:
译码（Decoding）"<cout<<"P:
印代码文件（Print）"<cout<<"Q:
退出（Exit）"<cout<<"*********************"<cout<<"请输入功能字符:
";
charch;
cin>>ch;
returnch;
}
voidmain（）
{intn;
intArray[100];
charcArray[100];
HuffmanTreeHT;
cout<<"输入n个字符:
";
cin.getline（cArray,100）;
n=strlen（cArray）;
cout<<"一共"<cout<<"依次输入各个字符的权值:
"<for（inti=1;i<=n;i++）cin>>Array[i];
inttag;
charx=menu（）;
while
（1）
{switch（x）
{
case'I':
HuffmanCoding（HT,n,cArray,Array）;break;
case'E':
Encoding（HT,n）;break;
case'D':
Decoding（HT,n）;break;
case'P':
Print（）;break;
case'Q':
tag=0;cout<<"结束"<default:
cout<<"你输入错误!
"<}
if（tag==0）break;
cout<<"y（继续）orn（退出）"<charch;
cin>>ch;
if（ch=='y'）
{cout<<"请输入功能字符:
";
charc;
cin>>c;
x=c;
}
elseexit
（1）;
}
}
测试数据：
用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立哈夫曼树，并实现以下报文的译码和编码:
"THISPROGRAMISMYFAVORITE".
字符空格ABCDEFGHIJKLM
频度1866413223210321154757153220
字符NOPQRSTUVWXYZ
频度5763151485180238181161
四.测试结果：
如图一所示
五.实验体会
通过本次实验，尤其在自己对程序的调试过程中，感觉对树的存储结构，终结状态，还有编码，译码的过程都有了比较清晰的认识。
在做本次实验时，其他的都没什么问题，以前很少进行文件操作，刚开始有点手生，但是在实验作完后，文件操作已经用的比较熟练了。
最近几次实验，感到自己对本题实验的运行机理和过程掌握的最为透彻。
收获不小。
在实验过程中，遇到的一个主要问题是在C++里面输入单个空格字符的问题。
最终通过用cin.getline（）来解决，但是还不是很理想。
为了察看方便，把有些文件的内容直接显示在终端上了,没有列出生成的文件里的结果。
图一
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