二叉树的应用实验报告.docx
《二叉树的应用实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《二叉树的应用实验报告.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
二叉树的应用实验报告
实验报告
课程名称____数据结构上机实验__________
实验项目______二叉树的应用____________
实验仪器________PC机___________________
系别____________________________
专业_____________________________
班级/学号____________________________
学生姓名_____________________________
实验日期_______________________
成绩_______________________
指导教师_______________________
实验三.二叉树的应用
1.实验目的：
掌握二叉树的链式存储结构和常用算法。
利用哈夫曼树设计最优压缩编码。
2.实验内容：
1）编写函数，实现建立哈夫曼树和显示哈夫曼树的功能。
2）编写函数，实现生成哈夫曼编码的功能。
3）编写主函数，从终端输入一段英文文本；统计各个字符出现的频率，然后构建哈夫曼树并求出对应的哈夫曼编码；显示哈夫曼树和哈夫曼编码。
选做内容：
修改程序，选择实现以下功能：
4）编码：
用哈夫曼编码对一段英文文本进行压缩编码，显示编码后的文本编码序列；
5）统计：
计算并显示文本的压缩比例；
6）解码：
将采用哈夫曼编码压缩的文本还原为英文文本。
3.算法说明：
1）二叉树和哈夫曼树的相关算法见讲义。
2）编码的方法是：
从头开始逐个读取文本字符串中的每个字符，查编码表得到它的编码并输出。
重复处理直至文本结束。
3）解码的方法是：
将指针指向哈夫曼树的树根，从头开始逐个读取编码序列中的每位，若该位为1则向右子树走，为0则向左子树走。
当走到叶子节点时，取出节点中的字符并输出。
重新将指针放到树根，继续以上过程直至编码序列处理完毕。
4）压缩比例的计算：
编码后的文本长度为编码序列中的0和1,的个数，原文本长度为字符数*8。
两者之比即为压缩比。
4.实验步骤：
实现哈夫曼树的编码序列操作：
inti=0,j=0;
huffnodep;
p=tree[2*n-2];//序号2*n-2节点就是树根节点
while（hfmstr[i]!
='\0'）//从头开始扫描每个字符,直到结束
{while（p.lchild!
=-1&&p.rchild!
=-1）
if（hfmstr[i]=='0'）//为0则向左子树走
{
p=tree[p.lchild];//取出叶子节点中的字符
}
elseif（hfmstr[i]=='1'）//为1则向右子树走
{
p=tree[p.rchild];//取出叶子节点中的字符
}
i++;
}
decodestr[j]=p.data;j++;//对字符进行译码,结果放在decodestr字符串中
p=tree[2*n-2];//返回根节点
}
}
程序修改后完整源代码如下：
#include
#include
#include
#include//专门用于检测整型数据数据类型的表达值范围
#defineN96//ASCII字符集包含至多N个可见字符
typedefstruct//Huffman树节点定义
{chardata;//字符值
intweight;//权重
intlchild;//左子结点
intrchild;//右子结点
}huffnode;//huffman节点类型
structcharcode
{intcount;//字符出现的次数（频率）
charcode[N];//字符的Huffman编码
}codeset[N];//编码表,长为N,每项对应一个ascii码字符,下标i的项对应ascii编码为i+32的字符
huffnode*CreateHufftree（chardata[],intweight[],intn）//建立Huffman树的算法
{
inti,k;
intmin1,min2,min_i1,min_i2;
huffnode*tree;
tree=（huffnode*）malloc（（2*n-1）*sizeof（huffnode））;//为Huffman树分配2n-1个节点空间
for（i=0;i<2*n-1;i++）//初始化,将各字符和其频率填入Huffman树,作为叶子结点
{
tree[i].lchild=tree[i].rchild=-1;
if（itree[i].data=data[i];
tree[i].weight=weight[i];
}
elsetree[i].data='';
}
for（i=n;i<2*n-1;i++）////合并两棵树,作n-1遍
{
min1=min2=INT_MAX;//INT_MAX为最大值
min_i1=min_i2=-1;
for（k=0;kif（tree[k].weight>=0）//仅在根节点中找
if（tree[k].weight{
min2=min1;
min_i2=min_i1;
min1=tree[k].weight;
min_i1=k;
}
else
if（tree[k].weightmin2=tree[k].weight;
min_i2=k;
}
tree[i].weight=min1+min2;//合并
tree[min_i1].weight*=-1;
tree[min_i2].weight*=-1;
tree[i].lchild=min_i1;
tree[i].rchild=min_i2;
}
returntree;
}
voidCreateHuffcode（huffnodetree[],inti,chars[]）//已知tree[i]节点的编码序列为s,求该节点下所有叶子节点的编码序列。
{chars1[N],c;
if（i!
=-1）
if（tree[i].lchild==-1&&tree[i].rchild==-1）{
c=tree[i].data;
strcpy（codeset[c-32].code,s）;
}
else{
strcpy（s1,s）;strcat（s1,"0"）;
CreateHuffcode（tree,tree[i].lchild,s1）;
strcpy（s1,s）;strcat（s1,"1"）;
CreateHuffcode（tree,tree[i].rchild,s1）;
}
return;
}
voidPrintHufftree（huffnodetree[],intn）//输出tree中的Huffman树
{
inti;
printf（"Huffmantree:
\n"）;
printf（"i\tValue\tLchild\tRchild\tWeight\n"）;
for（i=2*n-2;i>=0;i--）
{
printf（"%d\t",i）;
printf（"%c\t",tree[i].data）;
printf（"%d\t",tree[i].lchild）;
printf（"%d\t",tree[i].rchild）;
printf（"%d\t",tree[i].weight）;
printf（"\n"）;
}
}
voidEnCoding（charstr[],charhfmstr[]）
{//根据codeset编码表,逐个将str字符串中的字符转化为它的huffman编码,结果编码串放在hfmstr字符串中
inti,j;
hfmstr[0]='\0';//把hfmstr串赋空
i=0;
while（str[i]!
='\0'）//从第头开始扫描str的每个字符,一直到该字符的结束
{
j=str[i]-32;//执行字符到huffman的转换
strcat（hfmstr,codeset[j].code）;//把codest编码串添加到hfmstr结尾处
i++;//每次循环完i的值加1
}
}
voidDeCoding（huffnodetree[],intn,charhfmstr[],chardecodestr[]）
//根据tree数组中的huffman树,逐个对hfmstr字符串中的字符进行译码,结果放在decodestr字符串中
{
inti=0,j=0;
huffnodep;
p=tree[2*n-2];//序号2*n-2节点就是树根节点
while（hfmstr[i]!
='\0'）//从头开始扫描每个字符,直到结束
{while（p.lchild!
=-1&&p.rchild!
=-1）//指针为空，儿子的值取完了
{
if（hfmstr[i]=='0'）//为0则向左子树走
{
p=tree[p.lchild];//取出叶子节点中的字符
}
elseif（hfmstr[i]=='1'）//为1则向右子树走
{
p=tree[p.rchild];//取出叶子节点中的字符
}
i++;
}
decodestr[j]=p.data;j++;//对字符进行译码,结果放在decodestr字符串中
p=tree[2*n-2];//返回根节点
}
}
voidmain（）
{
inti,j;
huffnode*ht;//Huffman树
chardata[N];//要编码的字符集合
intweight[N];//字符集合中各字符的权重（频率）
intn=0;//字符集合中字符的个数
charstr[1000];//需输入的原始字符串
charhfm_str[1000]="";//编码后的字符串
chardecode_str[1000]="";//解码后的字符串
printf（"请输入要转换的字符串\n"）;
gets（str）;
for（i=0;icodeset[i].count=0;
codeset[i].code[0]='\0';
}
i=0;
while（str[i]!
='\0'）{//统计原始字符串中各字符出现的频率,存入编码表
j=str[i]-32;
codeset[j].count++;//codeset[0]~[95]对应ascii码32~127的字符
i++;
}
for（i=0;iif（codeset[i].count!
=0）n++;
printf（"字符频率统计:
\n"）;//显示统计结果
for（i=0;iif（codeset[i].count!
=0）printf（"%c:
%d,",i+32,codeset[i].count）;
printf（"\n"）;
j=0;
for（i=0;iif（codeset[i].count!
=0）{
data[j]=i+32;
weigh
升级会员 