哈夫曼编码实验报告材料.docx
《哈夫曼编码实验报告材料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《哈夫曼编码实验报告材料.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
哈夫曼编码实验报告材料
数
据
结
构
实
验
班级:
软件
一．实验目的
利用哈夫曼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。
但是，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码/译码系统。
试为这样的信息收发站写一个哈夫曼编码的编码/译码器。
源程序
#include
#include
#include
#include
#include
//typedefintTElemType;
constintUINT_MAX=1000;
charstr[50];
typedefstruct
{
intweight,K;
intparent,lchild,rchild;
}HTNode,*HuffmanTree;
typedefchar**HuffmanCode;
//-----------全局变量-----------------------
HuffmanTreeHT;
HuffmanCodeHC;
intw[50],i,j,n;
charz[50];
intflag=0;
intnumb=0
//-----------------求哈夫曼编码-----------------------
structcou{
chardata;
intcount;
}cou[50];
intmin（HuffmanTreet,inti）
{//函数voidselect（）调用
intj,flag;
intk=UINT_MAX;//取k为不小于可能的值,即k为最大的权值1000
for（j=1;j<=i;j++）
if（t[j].weightk=t[j].weight,flag=j;
t[flag].parent=1;
returnflag;
}
//--------------------slect函数----------------------
voidselect（HuffmanTreet,inti,int&s1,int&s2）
{//s1为最小的两个值中序号小的那个
intj;
s1=min（t,i）;
s2=min（t,i）;
if（s1>s2）
{
j=s1;
s1=s2;
s2=j;
}
}-
voidHuffmanCoding（HuffmanTree&HT,HuffmanCode&HC,int*w,intn）
{//w存放n个字符的权值（均>0）,构造哈夫曼树HT,并求出n个字符的哈夫曼编码HC
intm,i,s1,s2,start;
//unsignedc,f;
intc,f;
HuffmanTreep;
char*cd;
if（n<=1）
return;//检测结点数是否可以构成树
m=2*n-1;
HT=（HuffmanTree）malloc（（m+1）*sizeof（HTNode））;//0号单元未用
for（p=HT+1,i=1;i<=n;++i,++p,++w）
{
p->weight=*w;
p->parent=0;
p->lchild=0;
p->rchild=0;
}
for（;i<=m;++i,++p）
p->parent=0;
for（i=n+1;i<=m;++i）//建哈夫曼树
{//在HT[1~i-1]中选择parent为0且weight最小的两个结点,其序号分别为s1和s2
select（HT,i-1,s1,s2）;
HT[s1].parent=HT[s2].parent=i;
HT[i].lchild=s1;
HT[i].rchild=s2;
HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight;
}
//从叶子到根逆向求每个字符的哈夫曼编码
HC=（HuffmanCode）malloc（（n+1）*sizeof（char*））;
//分配n个字符编码的头指针向量（[0]不用）
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=HT[i].parent;f!
=0;c=f,f=HT[f].parent）
//从叶子到根逆向求编码
if（HT[f].lchild==c）
cd[--start]='0';
else
cd[--start]='1';
HC[i]=（char*）malloc（（n-start）*sizeof（char））;
//为第i个字符编码分配空间
strcpy（HC[i],&cd[start]）;//从cd复制编码（串）到HC
}
free（cd）;//释放工作空间
}
//---------------------获取报文并写入文件---------------------------------
intInputCode（）
{
//cout<<"请输入你想要编码的字符"<FILE*tobetran;
if（（tobetran=fopen（"tobetran.txt","w"））==NULL）
{
cout<<"不能打开文件"<return0;
}
cout<<"请输入你想要编码的字符"<gets（str）;
fputs（str,tobetran）;
cout<<"获取报文成功"<fclose（tobetran）;
returnstrlen（str）;
}
//--------------初始化哈夫曼链表---------------------------------
voidInitialization（）
{inta,k,flag,len;
a=0;
len=InputCode（）;
for（i=0;i{k=0;flag=1;
cou[i-a].data=str[i];
cou[i-a].count=1;
while（i>k）
{
if（str[i]==str[k]）
{
a++;
flag=0;
}
k++;
if（flag==0）
break;
}
if（flag）
{
for（j=i+1;j{if（str[i]==str[j]）
++cou[i-a].count;}
}
}
n=len-a;
for（i=0;i{cout<cout<}
for（i=0;i<=n;i++）
{*（z+i）=cou[i].data;
*（w+i）=cou[i].count;
}
HuffmanCoding（HT,HC,w,n）;
//------------------------打印编码-------------------------------------------
cout<<"字符对应的编码为:
"<for（i=1;i<=n;i++）
{
puts（HC[i]）;
}
//--------------------------将哈夫曼编码写入文件------------------------
cout<<"下面将哈夫曼编码写入文件"<FILE*htmTree;
charr[]={'','\0'};
if（（htmTree=fopen（"htmTree.txt","w"））==NULL）
{
cout<<"cannotopenfile"<return;
}
fputs（z,htmTree）;
for（i=0;i{
fprintf（htmTree,"%6d",*（w+i））;
fputs（r,htmTree）;
}
for（i=1;i<=n;i++）
{
fputs（HC[i],htmTree）;
fputs（r,htmTree）;
}
fclose（htmTree）;
cout<<"已将字符与对应编码写入根目录下文件htmTree.txt中"<}
//---------------------编码函数---------------------------------
voidEncoding（）
{
cout<<"下面对目录下文件tobetran.txt中的字符进行编码"<FILE*tobetran,*codefile;
if（（tobetran=fopen（"tobetran.txt","rb"））==NULL）
{
cout<<"不能打开文件"<}
if（（codefile=fopen（"codefile.txt","wb"））==NULL）
{
cout<<"不能打开文件"<}
char*tran;
i=99;
tran=（char*）malloc（100*sizeof（char））;
while（i==99）
{
if（fgets（tran,100,tobetran）==NULL）
{
cout<<"不能打开文件"<break;
}
for（i=0;*（tran+i）!
='\0';i++）
{
for（j=0;j<=n;j++）
{
if（*（z+j-1）==*（tran+i））
{
fputs（HC[j],codefile）;
if（j>n）
{
cout<<"字符错误，无法编码!
"<break;
}
}
}
}
}
cout<<"编码工作完成"<fclose（tobetran）;
fclose（codefile）;
free（tran）;
}
//-----------------译码函数---------------------------------
voidDecoding（）
{
cout<<"下面对根目录下文件codefile.txt中的字符进行译码"<FILE*codef,*txtfile;
if（（txtfile=fopen（"txtfile.txt","w"））==NULL）
{
cout<<"不能打开文件"<}
if（（codef=fopen（"codefile.txt","r"））==NULL）
{
cout<<"不能打开文件"<}
char*work,*work2,i2;
inti4=0,i,i3;
unsignedlonglength=10000;
work=（char*）malloc（length*sizeof（char））;
fgets（work,length,codef）;
work2=（char*）malloc（length*sizeof（char））;
i3=2*n-1;
for（i=0;*（work+i-1）!
='\0';i++）
{
i2=*（work+i）;
if（HT[i3].lchild==0）
{
*（work2+i4）=*（z+i3-1）;
i4++;
i3=2*n-1;
i--;
}
elseif（i2=='0'）i3=HT[i3].lchild;
elseif（i2=='1'）i3=HT[i3].rchild;
}
*（work2+i4）='\0';
fputs（work2,txtfile）;
cout<<"译码完成"<free（work）;
free（work2）;
fclose（txtfile）;
fclose（codef）;
}
//-----------------------打印编码的函数----------------------
voidCode_printing（）
{
cout<<"下面打印根目录下文件CodePrin.txt中编码字符"<FILE*CodePrin,*codefile;
if（（CodePrin=fopen（"CodePrin.txt","w"））==NULL）
{
cout<<"不能打开文件"<return;
}
if（（codefile=fopen（"codefile.txt","r"））==NULL）
{
cout<<"不能打开文件"<return;
}
char*work3;
work3=（char*）malloc（51*sizeof（char））;
do
{
if（fgets（work3,51,codefile）==NULL）
{
cout<<"不能读取文件"<break;
}
fputs（work3,CodePrin）;
puts（work3）;
}while（strlen（work3）==50）;
free（work3）;
cout<<"打印工作结束"<fclose（CodePrin）;
fclose（codefile）;
}
//-------------------------------打印译码函数---------------------------------------------
voidCode_printing1（）
{
cout<<"下面打印根目录下文件txtfile.txt中译码字符"<FILE*CodePrin1,*txtfile;
if（（CodePrin1=fopen（"CodePrin1.txt","w"））==NULL）
{
cout<<"不能打开文件"<return;
}
if（（txtfile=fopen（"txtfile.txt","r"））==NULL）
{
cout<<"不能打开文件"<return;
}
char*work5;
work5=（char*）malloc（51*sizeof（char））;
do
{
if（fgets（work5,51,txtfile）==NULL）
{
cout<<"不能读取文件"<break;
}
fputs（work5,CodePrin1）;
puts（work5）;
}while（strlen（work5）==50）;
free（work5）;
cout<<"打印工作结束"<fclose（CodePrin1）;
fclose（txtfile）;
}
//------------------------打印哈夫曼树的函数-----------------------
voidcoprint（HuffmanTreestart,HuffmanTreeHT）
{
if（start!
=HT）
{
FILE*TreePrint;
if（（TreePrint=fopen（"TreePrint.txt","a"））==NULL）
{cout<<"创建文件失败"<return;
}
numb++;//该变量为已被声明为全局变量
coprint（HT+start->rchild,HT）;
cout<weight<fprintf（TreePrint,"%d\n",start->weight）;
coprint（HT+start->lchild,HT）;
numb--;
fclose（TreePrint）;
}
}
voidTree_printing（HuffmanTreeHT,intw）
{
HuffmanTreep;
p=HT+w;
cout<<"下面打印哈夫曼树"<coprint（p,HT）;
cout<<"打印工作结束"<}
//------------------------主函数------------------------------------
voidmain（）
{
charchoice;
while（choice!
='q'）
{cout<<"\n******************************"<cout<<"欢迎使用哈夫曼编码解码系统"<cout<<"******************************"<cout<<"
（1）要初始化哈夫曼链表请输入'i'"<cout<<"
（2）要编码请输入'e'"<cout<<"（3）要译码请输入'd'"<cout<<"（4）要打印编码请输入'p'"<cout<<"（5）要打印哈夫曼树请输入't'"<cout<<"（6）要打印译码请输入'y'"<if（flag==0）cout<<"\n请先初始化哈夫曼链表,输入'i'"<cin>>choice;
switch（choice）
{
case'i':
Initialization（）;
break;
case'e':
Encoding（）;
break;
case'd':
Decoding（）;
break;
case'p':
Code_printing（）;
break;
case't':
Tree_printing（HT,2*n-1）;
break;
case'y':
Code_printing1（）;
break;
default:
cout<<"inputerror"<}
}
free（z）;
free（w）;
free（HT）;
}
运行结果：
升级会员 