多媒体数据库实验2.docx
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多媒体数据库实验2
指标等级
A
B
C
D
功能完整
程序质量
按时检查
提问回答
检查时间
总评成绩
云南大学软件学院
实验报告
序号：
实验老师：
秦江龙
课程名称：
多媒体数据库系统设计实验实验名称：
多媒体数据压缩
学号：
姓名：
一、实验名称
多媒体数据压缩
二、实验目的
通过使用不同的数据压缩软件，熟悉不同的数据压缩标准的特性
三、实验内容（算法、程序、步骤和方法）
任务1：
3‐5类不同的多媒体数据类型（如：
文本、图像、音频、视频等），根据压缩率、压缩时长、CPU占用率、内存占用情况，评价常用压缩工作3－5款（如WinRAR,WinZip,Zip7等）请给出你的结论，哪一款压缩软件更适合压缩哪一类多媒体数据类型。
任务2：
请使用你熟悉的语言，实现如下程序：
对用户输入的任意英文字符串，先统计各英文字符出现的次数和概率，采用Huffman编码对字符串编码压缩，然后再解码还原输入字符串。
对比3‐5组测试数据，比较Huffman编码的码长和等长编码的码长。
说明Huffman编码的优点。
四、数据记录和计算
7-zip
WinRAR
WinZip
原始数据
视频（mp4）
视频（mp4）
视频（mp4）
压缩格式
7z
rar
zip
原文件大小
87.5M
87.5M
87.5M
压缩包大小
68.1M
68.5M
85.6M
压缩率
77.8%
78.3%
97.8%
CPU占用率
80%
84%
78%
内存占用
191012K
96744K
52668K
评价
7-zip对MP4视频的压缩率较低，CPU占用率居中，内存占用率较高，总体压缩效果较为理想。
WinRAR对MP4视频的压缩率居中，CPU占用率较高，内存占用率居中，总体压缩效果一般。
WinZip对MP4视频的压缩率较高，CPU占用率较低，内存占用率较低，总体压缩效果不太理想。
7-zip
WinRAR
WinZip
原始数据
文档（docx）
文档（docx）
文档（docx）
压缩格式
7z
rar
zip
原文件大小
12.02M
12.02M
12.02M
压缩包大小
11.2M
11.3M
12M
压缩率
93.2%
94.0%
99.8%
CPU占用率
71%
66%
84%
内存占用
139764K
96788K
42736K
评价
7-zip对docx文档的压缩率较低，CPU占用率居中，内存占用率较高，总体压缩效果较为理想。
WinRAR对docx文档的压缩率居中，CPU占用率较低，内存占用率居中，总体压缩效果一般。
WinZip对docx文档的压缩率较高，CPU占用率较高，内存占用率较低，总体压缩效果不太理想。
7-zip
WinRAR
WinZip
原始数据
图片（bmp）
图片（bmp）
图片（bmp）
压缩格式
7z
rar
zip
原文件大小
4.11M
4.11M
4.11M
压缩包大小
562K
728K
622K
压缩率
13.4%
17.3%
14.8%
CPU占用率
93%
87%
89%
内存占用
35572K
3940K
42288K
评价
7-zip对bmp图片的压缩率较低，CPU占用率较高，内存占用率较低，总体压缩效果较为理想。
WinRAR对bmp图片的压缩率较高，CPU占用率较低，内存占用率居中，总体压缩效果一般。
WinZip对bmp图片的压缩率居中，CPU占用率居中，内存占用率较高，总体压缩效果不太理想。
源代码
#include
#include
#include
#include
usingnamespacestd;
constintMAXSIZE=100;
typedefstructHuffmantree
{
charcname;
intweight,mark;
structHuffmantree*parent,*lchild,*rchild,*next;
}Hftree,*linktree;
linktreetidy_string（charch[]）
{
inti=0;
linktreetree,ptr,beforeptr,node;
tree=（linktree）malloc（sizeof（Hftree））;
if（!
tree）
returnNULL;
tree->next=NULL;
for（i=0;ch[i]!
='\0'&&ch[i]!
='\n';i++）
{
ptr=tree;
beforeptr=tree;
node=（linktree）malloc（sizeof（Hftree））;
if（!
node）
returnNULL;
node->parent=NULL;
node->lchild=NULL;
node->rchild=NULL;
node->next=NULL;
node->mark=0;
node->cname=ch[i];
node->weight=1;
if（tree->next==NULL）
tree->next=node;
else
{
ptr=tree->next;
while（ptr&&ptr->cname!
=node->cname）
{
ptr=ptr->next;
beforeptr=beforeptr->next;
}
if（ptr&&ptr->cname==node->cname）
{
ptr->weight+=1;
free（node）;
}
else
{
node->next=beforeptr->next;
beforeptr->next=node;
}
}
}
returntree;
}
linktreesquent_node（linktreetree）
{
linktreehead,ph,pt,beforeph;
head=（linktree）malloc（sizeof（Hftree））;
if（!
head）
returnNULL;
head->next=NULL;
ph=head;
beforeph=head;
while（tree->next）
{
pt=tree->next;
tree->next=pt->next;
pt->next=NULL;
ph=head->next;
beforeph=head;
if（head->next==NULL）
head->next=pt;
else
{
while（ph&&ph->weightweight）
{
ph=ph->next;
beforeph=beforeph->next;
}
pt->next=beforeph->next;
beforeph->next=pt;
}
}
free（tree）;
returnhead;
}
linktreecreateHtree（linktreetree）
{
linktreep,q,newnode,beforep;
for（p=tree->next,q=p->next;p!
=NULL&&q!
=NULL;p=tree->next,q=p->next）
{
tree->next=q->next;
q->next=NULL;
p->next=NULL;
newnode=（linktree）malloc（sizeof（Hftree））;
if（!
newnode）
returnNULL;
newnode->next=NULL;
newnode->mark=0;
newnode->lchild=p;
newnode->rchild=q;
p->parent=newnode;
q->parent=newnode;
newnode->weight=p->weight+q->weight;
p=tree->next;
beforep=tree;
if（p!
=NULL&&p->weight>=newnode->weight）
{
newnode->next=beforep->next;
beforep->next=newnode;
}
else
{
while（p!
=NULL&&p->weightweight）
{
p=p->next;
beforep=beforep->next;
}
newnode->next=beforep->next;
beforep->next=newnode;
}
}
return（tree->next）;
}
voidHuffman_Coding（linktreetree）
{
intindex=0;
char*code;
linktreeptr=tree;
code=（char*）malloc（10*sizeof（char））;
printf（"字符以及它的相应权数：
哈夫曼编码：
\n\n"）;
if（ptr==NULL）
{
printf（"哈夫曼树是空的!
\n"）;
exit（0）;
}
else
{
while（ptr->lchild&&ptr->rchild&&ptr->mark==0）
{
while（ptr->lchild&&ptr->lchild->mark==0）
{
code[index++]='0';
ptr=ptr->lchild;
if（!
ptr->lchild&&!
ptr->rchild）
{
ptr->mark=1;
code[index]='\0';
printf（"\tw[%c]=%d\t\t\t",ptr->cname,ptr->weight）;
for（index=0;code[index]!
='\0';index++）
printf（"%c",code[index]）;
printf（"\n"）;
ptr=tree;
index=0;
}
}
if（ptr->rchild&&ptr->rchild->mark==0）
{
ptr=ptr->rchild;
code[index++]='1';
}
if（!
ptr->lchild&&!
ptr->rchild）
{
ptr->mark=1;
code[index++]='\0';
printf（"\tw[%c]=%d\t\t\t",ptr->cname,ptr->weight）;
for（index=0;code[index]!
='\0';index++）
printf（"%c",code[index]）;
printf（"\n"）;
ptr=tree;
index=0;
}
if（ptr->lchild->mark==1&&ptr->rchild->mark==1）
{
ptr->mark=1;
ptr=tree;
index=0;
}
}
}
printf（"\n"）;
free（code）;
}
voidHuffamn_Decoding（linktreetree,charcode[]）
{
inti=0,j=0;
char*char0_1;
linktreeptr=tree;
char0_1=（char*）malloc（10*sizeof（char））;
cout<<"哈夫曼编码：
相应的字符：
\n\n";
for（j=0,ptr=tree;code[i]!
='\0'&&ptr->lchild&&ptr->rchild;j=0,ptr=tree）
{
for（j=0;code[i]!
='\0'&&ptr->lchild&&ptr->rchild;j++,i++）
{
if（code[i]=='0'）
{
ptr=ptr->lchild;
char0_1[j]='0';
}
if（code[i]=='1'）
{
ptr=ptr->rchild;
char0_1[j]='1';
}
}
if（!
ptr->lchild&&!
ptr->rchild）
{
char0_1[j]='\0';
for（j=0;char0_1[j]!
='\0';j++）
cout<printf（"\t\t%c\n",ptr->cname）;
}
if（code[i]=='\0'&&ptr->lchild&&ptr->rchild）
{
char0_1[j]='\0';
cout<<"没有与最后几个字符的0，1序列:
"<"<return;
}
}
free（char0_1）;
}
voiddeletenode（linktreetree）
{
linktreeptr=tree;
if（ptr）
{
deletenode（ptr->lchild）;
deletenode（ptr->rchild）;
free（ptr）;
}
}
intmain（）
{
charstring[MAXSIZE],code[MAXSIZE];
linktreetemp,ht,htree,ptr=NULL;
cout<<"编码：
请输入当前要进行编码的字符串：
"<cin>>string;
cout<temp=tidy_string（string）;
ht=squent_node（temp）;
htree=createHtree（ht）;
Huffman_Coding（htree）;
cout<<"解码：
请输入要解码的0,1序列：
"<cin>>code;
cout<Huffamn_Decoding（htree,code）;
deletenode（htree）;
return0;
}
截图
五、结论（结果）
1.在对三种压缩软件的测试中发现，7-zip的压缩率较低，内存占用一般，但CPU占用较高，整体压缩效果最好；WinRAR压缩率居中，内存占用一般，CPU占用居中，整体压缩效果一般；WinZip压缩率最低，内存占用较高，CPU占用较高，整体压缩效果最差。
其中7-zip适合对视频等大文件进行压缩，WinRAR适合对文档等文件进行压缩，WinZip适合对图片等小文件进行压缩。
2.Huffman编码的码长是变化的，对于出现频率较高的信息，编码的长度较短；而对于出现频率较低的信息，编码的长度较长，这样，处理全部信息的总码长一定小于实际信息的符号长度。
Huffman编码的码长虽然是可变的，但却自带同步代码。
Huffman编码方法的编码效率比Shannon-Fano编码方法更高。
指导教师签名：
秦江龙
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