数据结构课程设计哈夫曼树.docx
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数据结构课程设计哈夫曼树
课程设计
课程设计名称：
数据结构课程设计
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
磊
课程设计时间：
2015.7.06—2015.7.10
计算机类专业课程设计任务书
学生
专业班级
学号
题目
哈夫曼树编/译码系统
课题性质
A
课题来源
D
指导教师
磊
同组
无
主要容
1.学习掌握并熟练运用C语言进行程序设计,
2.针对具体应用问题，选择、设计和实现合适的抽象数据类型；
3.进行整体设计使各个函数之间紧密联系起来；
任务要求
1.综合运用和融化所学理论知识，提高分析和解决实际问题的能力，达到培养良好程序设计能力和习惯的目的，为开发满足问题要求的小型应用软件奠定基础，达到软件工程的综合性基础训练的目的。
2.完成需求分析报告，报告中对关键部分给出图表说明。
要求格式规，工作量饱满。
参考文献
《C语言程序设计》（第三版）谭浩强清华大学
《CPrimerPlus》（第5版）Stephen prata人民邮电
审查意见
指导教师签字：
教研室主任签字：
年月日
1需求分析
1.1系统介绍
利用Huffman编码进行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，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。
此程序就是为这样的信息收发站写一个Huffman码的编／译码系统。
1.2程序的输入和输出
从终端读入字符集大小n，以及n个字符及各个字符的权值，建立赫夫曼树，并将它存储到文件hfmTree中；利用已建好的赫夫曼树将文件中的字符编码，如果赫夫曼树不在存中，则从文件hfmTree中读取到存；将译得的代码存到文件CodeFile中；利用已建好的赫夫曼树对CodeFile中的代码进行译码，将结果存入文件TextFile中；最后将已在存中的哈夫曼树以直观的方式（树或凹入表形式）显示在终端上，同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件TreePrint中。
1.3程序要达到的功能
用户可以利用菜单根据自己的需要来选择要进行编码或是译码,并将转换好的字符或编码以文件的形式存到相应的文件里面。
1.4调试过程介绍
（l）利用教材中的数据调试程序。
（2）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，并实现以下报文的编码和译码：
"THISPROGRAMISMYFAVORITE"。
字符
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
频度
186
64
13
22
32
103
21
15
47
57
1
5
32
20
57
63
15
1
48
51
80
23
8
18
1
16
1
选择2，输入THISPROGRAMISMYFAVORITE，屏幕上显示01010
同时文件codefile里面也出现相应的代码
选择3，从codefile中调入代码，终端显示THISPROGRAMISMYFAVORITE，并且文件textfile中也相应的存入了这段话。
选择4，文件CodeFile以紧凑格式显示在终端上。
选择5，将已在存中的哈夫曼树以直观的方式（树或凹入表形式）显示在终端上，同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件TreePrint中。
选择其他的数字，将出现出错提示，并重新回到选择菜单。
2概要设计
2.1数据结构设计
InitHuffman（HuffmanHfm）；//初始化哈夫曼树
Encoding（HuffmanHfm）；//翻译短文
Decoding（HuffmanHfm）；//反译编码
Print1（HuffmanHfm）；//打印文件编码
Print2（HuffmanHfm）；//打印哈夫曼树
typedefchar**HuffmanCode;//动态分配数组存储霍夫曼表码表
typedefstruct{
unsignedintweight;
unsignedintparent,lchild,rchild;
}HTNode,*HuffmanTree;//动态分配数组存储霍夫曼树
typedefstruct{
HuffmanTreeHT;
char*c;
intlength;
HuffmanCodeHC;
}Huffman;//分配数组存储字符串及其对应的霍夫曼树
HuffmanHfm;
2.2系统模块设计
3详细设计
#include
#include
#include
#include
#defineNULL0
#defineOK1
#defineERROR0
#defineOVERFLOW-2
#defineMAX_NUM32767
#defineMAX60
typedefchar**HuffmanCode;//动态分配数组存储哈夫曼表码表
typedefstruct{
unsignedintweight;
unsignedintparent,lchild,rchild;
}HTNode,*HuffmanTree;//动态分配数组存储哈夫曼树
typedefstruct{
HuffmanTreeHT;
char*c;
intlength;
HuffmanCodeHC;
}Huffman;//全局结构体变量，来存储字符与代码
/*------------------------------------------寻找权值最小的两个节点-------------------------------------*/
voidSelect（HuffmanTreeHT,intend,int*s1,int*s2）
{
inti;
intmin1=MAX_NUM;
intmin2;
for（i=1;i<=end;i++）/*遍历查找权值最小的结点S1*/
{
if（HT[i].parent==0&&HT[i].weight{
*s1=i;
min1=HT[i].weight;
}
}
min2=MAX_NUM;
for（i=1;i<=end;i++）/*遍历查找除S1外权值最小的结点S2*/
{
if（HT[i].parent==0&&（*s1!
=i）&&min2>HT[i].weight）
{
*s2=i;
min2=HT[i].weight;
}
}
}
/*------------------------------------对哈夫曼树进行编码-------------------------------------*/
HuffmanHuffmanCoding（HuffmanHfm）
{
inti,n,m,s1,s2,start;
intc,f;
char*cd;
n=Hfm.length;
if（n<=1）returnHfm;
m=2*n-1;
for（i=n+1;i<=m;++i）/*选择HT[1....i-1]中无双亲且权值最小的两个节点，其序号为s1，s2*/
{
Select（Hfm.HT,i-1,&s1,&s2）;
Hfm.HT[s1].parent=i;/*修改父亲位置*/
Hfm.HT[s2].parent=i;
Hfm.HT[i].lchild=s1;/*修改孩子位置*/
Hfm.HT[i].rchild=s2;
Hfm.HT[i].weight=Hfm.HT[s1].weight+Hfm.HT[s2].weight;/*父亲结点权值为左右孩子权值之和*/
}
/*从叶子结点到根逆向求每个字符的哈夫曼编码*/
Hfm.HC=（HuffmanCode）malloc（（n+1）*sizeof（char*））;/*分配n个字符编码的头指针向量*/
cd=（char*）malloc（n*sizeof（char））;/*分配求编码的工作空间*/
cd[n-1]='\0';/*编码结束符*/
for（i=1;i<=n;++i）/*逐个字符求哈夫曼编码*/
{
start=n-1;/*编码结束符位置*/
for（c=i,f=Hfm.HT[i].parent;f!
=0;c=f,f=Hfm.HT[f].parent）/*从叶子到根逆向求编码*/
{
if（c==Hfm.HT[f].lchild）cd[--start]='0';
elsecd[--start]='1';
}
Hfm.HC[i]=（char*）malloc（（n-start）*sizeof（char））;
strcpy（Hfm.HC[i],&cd[start]）;/*从cd复制编码到Hfm.HC*/
}
free（cd）;
returnHfm;
}
/*------------------------------------录入数据函数-------------------------------------*/
HuffmanInputHuffman（HuffmanHfm）
{
inti,n;
printf（"\n\n********************录入数据*********************\n"）;
printf（"录入的字符及其权值将保存于:
\hfmTree\\n"）;
printf（"请输入录入字符个数:
"）;
scanf（"%d",&n）;
if（n<=1）
{printf（"只有一个字符无需编码"）;
printf（"\n"）;
printf（"请输入录入字符个数:
"）;
scanf（"%d",&n）;}
Hfm.HT=（HuffmanTree）malloc（（2*n）*sizeof（HTNode））;
Hfm.c=（char*）malloc（（n+1）*sizeof（char））;
for（i=1;i<=n;i++）
{
printf（"请输入字符:
"）;
scanf（"%s",&Hfm.c[i]）;
printf（"请输入字符权值:
"）;
scanf（"%d",&Hfm.HT[i].weight）;
Hfm.HT[i].parent=0;
Hfm.HT[i].lchild=0;
Hfm.HT[i].rchild=0;
}
for（;i<=2*n-1;++i）
{
Hfm.HT[i].weight=0;
Hfm.HT[i].parent=0;
Hfm.HT[i].lchild=0;
Hfm.HT[i].rchild=0;
}
Hfm.length=n;
returnHfm;
}
/*------------------------------------初始化哈夫曼树-----
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