哈夫曼树的构造和应用.docx
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哈夫曼树的构造和应用
《计算机软件技术基础》实验报告
实验名称：
实验三哈夫曼树的应用和实现
实验目的：
掌握哈夫曼树的基本构造，并能运用哈夫曼树实现前缀编码。
实验内容：
完成下述功能：
（1）根据输入的字符和相应的权重建立哈夫曼树，并输出已经建立的相应内容作为检查；
（2）运用哈夫曼树实现前缀编码，并输出各字符的编码串；
（3）输入一组二进制报文，进行译码，并输出译文。
实验要求：
（1）数据元素为字符，其相应的权值为float；
（2）对实验内容进行算法设计，将编制的程序输入计算机，编译运行；
（3）程序的实际功能与上述所列功能不完全相符，调试程序，找出问题所在，并纠正。
（4）以教材中P162的例为数据，验证结果，并给出相应的说明。
实验原理：
哈夫曼树的构造和应用（流程图）。
1，建立哈夫曼树
2，构建哈夫曼编码表
3，译码过程是编码的逆过程，算法流程图此处省略。
编译环境：
PC中C++
实验调试及分析处理：
1，实验调试过程中出现以下错误：
分析处理：
程序运行出现上述错误，调试很久后发现，此问题主要是在调用译码函数时出错，原因是译码函数与主函数之间数据传递出现问题，修改后问题得到解决。
2，实验调试过程中出现以下错误：
分析处理：
程序运行出现上述错误，明显与书本上的例题运行结果不一致，程序也没发现什么大的错误，与同学讨论后发现原因，if（ht[j].parent==0&&m1>ht[j].weight）
{m2=m1;k2=k1;
m1=ht[j].weight;k1=j;
}
else
if（ht[j].parent==0&&m2>ht[j].weight）
这段程序应该改成if（ht[j].parent==0&&（m1-ht[j].weight）>=0.000001）
{m2=m1;k2=k1;
m1=ht[j].weight;k1=j;
}
else
if（ht[j].parent==0&&（m2-ht[j].weight）>=0.000001）。
改完以后运行结果与课本一致。
3，实验调试过程中出现以下错误：
分析处理：
程序运行中出现错误，主要是未理解scanf函数的应用，输入时若是一串二进制数字相邻输入，会当成一个数字读入，导致出错，修改输入方式后，再次运行这个错误消除。
实验结果：
1，哈夫曼树的构造，并输出已经建立的相应内容作为检查；
2，运用哈夫曼树实现前缀编码，并输出各字符的编码串
3.输入一组二进制报文，进行译码，并输出译文。
实验结果分析及总结
这次实验的收获主要是对哈夫曼树的结构有了更深入的理解，以及利用哈夫曼树的前缀编码，这是本课程的重点，应该注重学习。
本次实验结果基本正确，能完全实现实验要求的功能，但也存在不足的地方，如运行界面不美观，程序语句不精练，有些地方可以更加简单等等。
这些都需要我在以后的实验中着重注意并加以学习，另外，这次实验编程个人所花时间较长，这说明我对知识点不够熟悉，掌握程度不够，在今后的学习中应该更加严谨，虚心向同学学习，不懂的地方应该先自己理解再交流。
参考资料：
《计算机软件技术基础教程》，刘彦明；《C语言设计》。
附：
实验三哈夫曼树的应用和实现源程序。
#include"stdio.h"
#definemaxbit10/*定义哈夫曼编码最大长度*/
#definemaxvalue10000/*定义最大权值常量*/
#definemaxnodenumber100/*定义结点最大数目常量*/
typedefstruct/*定义结点结构*/
{floatweight;
chardata;
intparent,lchild,rchild;
}htnode;
typedefstruct/*定义保存一个叶子结点哈曼编码的结构*/
{intbit[maxbit];
intstart;
}hcodetype;
hcodetypecd[maxbit];
voidmain（）/*主函数*/
{voidhuffmancode（htnodeht[],intn）;
voidhuffmandecode（hcodetypecd[],htnodeht[],intn）;
htnodeht[maxnodenumber];
inti,j,k1,k2,n,a;
floatm1,m2;
printf（"哈夫曼树的构造及应用\n"）;
printf（"请输入叶子数目n:
"）;/*提示输出叶子结点个数*/
scanf（"%d",&n）;
printf（"Pleaseinputdataandweight:
\n"）;/*提示输出各叶子结点的权值*/
for（i=0;i<2*n-1;i++）
{ht[i].weight=0.00000;
ht[i].data='0';
ht[i].parent=0;
ht[i].lchild=0;
ht[i].rchild=0;
}
for（i=0;i{fflush（stdin）;
scanf（"%c%f",&ht[i].data,&ht[i].weight）;}
for（i=0;i{m1=maxvalue;
m2=maxvalue;
k1=0;k2=0;
for（j=0;jif（ht[j].parent==0&&（m1-ht[j].weight）>=0.000001）
{m2=m1;k2=k1;
m1=ht[j].weight;k1=j;
}
else
if（ht[j].parent==0&&（m2-ht[j].weight）>=0.000001）
{m2=ht[j].weight;k2=j;
}
ht[k1].parent=n+i;
ht[k2].parent=n+i;
ht[n+i].weight=ht[k1].weight+ht[k2].weight;
ht[n+i].lchild=k1;
ht[n+i].rchild=k2;
}
printf（"\n构造的哈夫曼树如下：
\n"）;
printf（"\n"）;
printf（"数组下标lchilddataweightrchlidparent\n"）;
for（i=0;i<2*n-1;i++）{
printf（"%d%d%c%f%d%d\n",i,ht[i].lchild,ht[i].data,ht[i].weight,ht[i].rchild,ht[i].parent）;
}
printf（"Thedataandthebitsisasfollows:
\n"）;
huffmancode（ht,n）;/*调用函数*/
printf（"请输入一组需要译码的二进制报文（单个数字之间请用空格隔开，如1011应该输入1011，以-1结尾）：
\n"）;
huffmandecode（cd,ht,n）;/*调用函数*/
}
voidhuffmancode（htnodeht[],intn）/*对具有n个叶子结点的哈夫曼树ht，求所有叶子结点的哈夫曼编码并输出*/
{inti,j,c,p,m,k;
charch[100];
hcodetypecd[100];
for（i=0;i{c=i;j=maxbit;
do
{j--;
p=ht[c].parent;
if（ht[p].lchild==c）
cd[i].bit[j]=0;
else
cd[i].bit[j]=1;
c=p;
}while（p!
=0）;
cd[i].start=++j;
}
for（i=0;i{printf（"data:
%cbits:
",ht[i].data）;
for（j=cd[i].start;jprintf（"%d",cd[i].bit[j]）;
printf（"\n"）;
}
}
voidhuffmandecode（hcodetypecd[],htnodeht[],intn）
{inti,c,p,b;
intendflag=-1;
i=2*n-2;
scanf（"%d",&b）;
printf（"译码的结果如下：
\n"）;
while（b!
=endflag）
{if（b==0）i=ht[i].lchild;
elsei=ht[i].rchild;
if（ht[i].lchild==0）
{printf（"%c",ht[i].data）;
i=2*n-2;
}
scanf（"%d",&b）;
}
printf（"\n"）;
if（（ht[i].lchild!
=0）&&（i!
=2*n-2））
printf（"\nERROR\n"）;
}
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