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数据结构课程设计哈夫曼编码译码器.docx

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数据结构课程设计哈夫曼编码译码器.docx

数据结构课程设计哈夫曼编码译码器

题目一：

哈夫曼编码与译码

一、任务

设计一个利用哈夫曼算法的编码和译码系统，重复地显示并处理以下项目，直到选择退出为止。

要求：

1） 将权值数据存放在数据文件（文件名为data.txt，位于执行程序的当前目录中）；

2） 初始化：

键盘输入字符集统计字符权值、自定义26个字符和26个权值、统计文件中一篇英文文章中26个字母，建立哈夫曼树；

3） 编码：

利用建好的哈夫曼树生成哈夫曼编码；

4） 输出编码（首先实现屏幕输出，然后实现文件输出）；

5）译码（键盘接收编码进行译码、文件读入编码进行译码）；

6） 界面优化设计。

二、流程图

 

三、代码分解

//头文件

#include

#include

#include

#include

#defineN1000

#defineM2*N-1

#defineMAXcode6000

//函数声明

voidcount（CHar&ch,HTNodeht[]）;

voideditHCode（HTNodeht[],HCodehcd[],CHar&ch,intn,charbianma[]）;//编码函数

voidprintyima（HTNodeht[],HCodehcd[],intn,charbianma[]）;//译码函数

voidcreatHT（HTNodeht[],intn）;

voidCreateHCode（HTNodeht[],HCodehcd[],intn）;

voidDispHCode（HTNodeht[],HCodehcd[],intn）;

voidinput_key（CHar&ch）;

voidinput_file（CHar&ch）;

voidinput_cw（HTNodeht[]）;

voidbianma1（HTNodeht[],HCodehcd[],CHar&ch,intn,charbianma[]）;

voidbianma2（HTNodeht[],HCodehcd[],CHar&ch,intn,charbianma[]）;

voidyima1（HTNodeht[],HCodehcd[],intn,charbianma[]）;

voidyima2（HTNodeht[],HCodehcd[],intn,charbianma[]）;

voidcreat_cw（）;

voidbianmacaidan（）;

voidyimacaidan（）;

voidbianmayima（）;

intcaidan（）;

//结构体

typedefstruct

{

chardata;

intparent;

intweight;

intlchild;

intrchild;

}HTNode;

typedefstruct

{

charcd[N];

intstart;

}HCode;

typedefstruct

{

chars[N];

intnum;

}CHar;

CHarch;

HTNodeht[M];

HCodehcd[N];

//主函数

intmain（）

{

intxh;

while

（1）

{

system（"color1f"）;//操作菜单背景颜色

xh=caidan（）;//调用菜单函数

switch（xh）//switch语句

{

case1:

system（"cls"）;creat_cw（）;break;

case2:

system（"cls"）;creatHT（ht,n）;break;

case3:

system（"cls"）;CreateHCode（ht,hcd,n）;DispHCode（ht,hcd,n）;break;

case4:

system（"cls"）;bianmayima（）;break;

case0:

system（"cls"）;printf（"\n\n\n\n\n\n\n\n\n\t\t\t\t感谢使用本系统!

\n\n\n\n\n\n\n\t\t\t"）;exit（0）;

default:

system（"cls"）;putchar（'\a'）;

printf（"\n\t\t输入有误，请重新输入:

\n"）;break;

}

}

return0;

}

//菜单函数

intcaidan（）//菜单函数模块//

{

intxh;

printf（"\n\n\n"）;

printf（"\t\t欢迎使用哈夫曼编码译码系统\n"）;

printf（"\t\t\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\t\t*==*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*==*\n"）;

printf（"\t\t*=1.建立字符权值=*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*==*\n"）;

printf（"\t\t*=2.建立并输出哈夫曼树=*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*==*\n"）;

printf（"\t\t*=3.生成并查看哈夫曼编码=*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*==*\n"）;

printf（"\t\t*=4.编码与译码=*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*==*\n"）;

printf（"\t\t*=0.退出系统=*\n"）;

printf（"\t\t*==*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\n\t\t请输入序号进行选择:

"）;

scanf（"%d",&xh）;

returnxh;//返回从键盘接收的选项

}

voidbianmayima（）

{

intxh;

while

（1）

{

printf（"\n\n\n\n\n"）;

printf（"\t\t编码与译码\n"）;

printf（"\t\t\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\t\t*=1.编码=*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\t\t*=2.译码=*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\t\t*=0.返回上级菜单=*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\n\t\t请输入序号进行选择:

"）;

scanf（"%d",&xh）;

switch（xh）//switch语句

{

case1:

system（"cls"）;bianmacaidan（）;break;

case2:

system（"cls"）;yimacaidan（）;break;

case0:

system（"cls"）;return;

default:

system（"cls"）;putchar（'\a'）;

printf（"\n\t\t输入有误，请重新输入:

\n"）;break;

}

}

}

voidyimacaidan（）

{

intxh;

while

（1）

{

printf（"\n\n\n\n\n"）;

printf（"\t\t译码\n"）;

printf（"\t\t\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\t\t*=1.键盘输入编码进行译码=*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\t\t*=2.文件读入编码进行译码=*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\t\t*=0.返回上级菜单=*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\n\t\t请输入序号进行选择:

"）;

scanf（"%d",&xh）;

switch（xh）//switch语句

{

case1:

system（"cls"）;yima1（ht,hcd,n,bianma）;break;

case2:

system（"cls"）;yima2（ht,hcd,n,bianma）;break;

case0:

system（"cls"）;return;

default:

system（"cls"）;putchar（'\a'）;

printf（"\n\t\t输入有误，请重新输入:

\n"）;break;

}

}

}

voidbianmacaidan（）

{

intxh;

while

（1）

{

printf（"\n\n\n\n\n"）;

printf（"\t\t编码\n"）;

printf（"\t\t\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\t\t*=1.键盘输入字符集编码=*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\t\t*=2.文件读入文章编码=*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\t\t*=0.返回上级菜单=*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\n\t\t请输入序号进行选择:

"）;

scanf（"%d",&xh）;

switch（xh）//switch语句

{

case1:

system（"cls"）;bianma1（ht,hcd,ch,n,bianma）;break;

case2:

system（"cls"）;bianma2（ht,hcd,ch,n,bianma）;break;

case0:

system（"cls"）;return;

default:

system（"cls"）;putchar（'\a'）;

printf（"\n\t\t输入有误，请重新输入:

\n"）;break;

}

}

}

voidcreat_cw（）

{

intxh2;

while

（1）

{

printf（"\n\n\n\n\n"）;

printf（"\t\t建立字符权值\n"）;

printf（"\t\t\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\t\t*=1.从键盘输入字符集进行统计=*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\t\t*=2.从文件读入字符集统计=*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\t\t*=3.自定义字符权值=*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\t\t*=0.返回上级菜单=*\n"）;

printf（"\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"）;

printf（"\n\t\t请输入序号进行选择:

"）;

scanf（"%d",&xh2）;

switch（xh2）//switch语句

{

case1:

system（"cls"）;input_key（ch）;break;

case2:

system（"cls"）;input_file（ch）;break;

case3:

system（"cls"）;input_cw（ht）;break;

case0:

system（"cls"）;return;

default:

system（"cls"）;putchar（'\a'）;

printf（"\n\t\t输入有误，请重新输入:

\n"）;break;

}

}

}

//建立字符权值模块

voidinput_key（CHar&ch）

{

inti,j=0;

charst[N];

printf（"请输入字符集（以‘#’结束）:

\n"）;

for（i=0;i

{

scanf（"%c",&st[i]）;

if（st[i]=='#'）

{st[i]='\0';break;}

}

strcpy（ch.s,st）;

ch.num=strlen（st）;

count（ch,ht）;

printf（"按任意键返回!

"）;

getch（）;

system（"cls"）;

return;

}

voidinput_file（CHar&ch）

{

inti;

FILE*fp;

charfilename[20];

printf（"请输入要打开的文件名（*.txt）:

"）;

scanf（"%s",&filename）;

if（（fp=fopen（filename,"r"））==NULL）

{

printf（"\n\t\t文件打开失败!

!

!

"）;

return;

}

for（i=0;!

feof（fp）;i++）

{

fread（&ch.s[i],sizeof（char）,1,fp）;

}

ch.num=strlen（ch.s）;

printf（"读入成功!

\n"）;

printf（"文件中的字符集为:

%s\n",ch.s）;

fclose（fp）;

count（ch,ht）;

printf（"按任意键返回!

"）;

getch（）;

system（"cls"）;

return;

}

voidinput_cw（HTNodeht[]）

{

inti,w,s,j;

chara;

printf（"要输入的字符总个数是？

:

"）;

scanf（"%d",&s）;

n=s;

printf（"请输入字符及其权值:

\n"）;

for（i=0;i

{

printf（"请输入第%d个字母:

",i+1）;

scanf（"%s",&a）;

ht[i].data=a;

printf（"请输入其权值:

"）;

scanf（"%d",&w）;

ht[i].weight=w;

}

FILE*fp;

if（（fp=fopen（"data.txt","w"））==0）

{

printf（"\n\t\t文件打开失败!

!

!

"）;

return;

}

printf（"\n定义权值成功!

\n\n"）;

printf（"各字符及其权值为:

\n\n"）;

fprintf（fp,"各字符及其权值为:

\n"）;

printf（"字符\t权值"）;

fprintf（fp,"字符\t权值"）;

for（j=0;j

{printf（"\n"）;

fprintf（fp,"\n"）;

printf（"%-8c%-8d",ht[j].data,ht[j].weight）;

fprintf（fp,"%-8c%-8d%",ht[j].data,ht[j].weight）;

}

printf（"\n"）;

printf（"\n字符权值已输出至文件“data.txt”！

"）;

fclose（fp）;

printf（"输入完成，按任意键返回！

"）;

getch（）;

system（"cls"）;

return;

}

//统计字符权值函数

voidcount（CHar&ch,HTNodeht[]）

{

inti,j,m=0;

charc[N];

intsum[N]={0};

for（i=0;ch.s[i]!

='\0';i++）

{

for（j=0;j

if（ch.s[i]==c[j]||（c[j]>='a'&&c[j]<='z'&&ch.s[i]+32==c[j]））break;

if（j

sum[j]++;

else

{

if（ch.s[i]>='A'&&ch.s[i]<='Z'）

c[j]=ch.s[i]+32;

elsec[j]=ch.s[i];

sum[j]++;

m++;

}

}

for（i=0;i

{

ht[i].data=c[i];

ht[i].weight=sum[i];

}

n=m;

FILE*fp;

if（（fp=fopen（"data.txt","w"））==0）

{

printf（"\n\t\t文件打开失败!

!

!

"）;

return;

}

printf（"\n统计权值成功!

\n\n"）;

printf（"各字符及其权值为:

\n\n"）;

fprintf（fp,"各字符及其权值为:

\n"）;

printf（"字符\t权值"）;

fprintf（fp,"字符\t权值"）;

for（j=0;j

{printf（"\n"）;

fprintf（fp,"\n"）;

printf（"%-8c%-8d",ht[j].data,ht[j].weight）;

fprintf（fp,"%-8c%-8d%",ht[j].data,ht[j].weight）;

}

printf（"\n"）;

printf（"\n字符权值已输出至文件“data.txt”！

"）;

fclose（fp）;

}

//构造哈夫曼树

voidcreatHT（HTNodeht[],intn）

{

FILE*fp;

if（（fp=fopen（"哈夫曼树.txt","w"））==0）

{

printf（"\n\t\t文件打开失败!

!

!

"）;

return;

}

inti,j,k,lnode,rnode;

intmin1,min2;

for（i=0;i<2*n-1;i++）

ht[i].parent=ht[i].lchild=ht[i].rchild=-1;

for（i=n;i<2*n-1;i++）

{

min1=min2=32767;

lnode=rnode=-1;

for（k=0;k<=i-1;k++）

if（ht[k].parent==-1）

{

if（ht[k].weight

{

min2=min1;rnode=lnode;

min1=ht[k].weight;lnode=k;

}

elseif（ht[k].weight

{

min2=ht[k].weight;rnode=k;

}

}

ht[lnode].parent=i;ht[rnode].parent=i;

ht[i].weight=ht[lnode].weight+ht[rnode].weight;

ht[i].lchild=lnode;ht[i].rchild=rnode;

}

printf（"建立huffman树成功!

\n"）;

printf（"输出huffman树:

\n"）;

fprintf（fp,"输出huffman树:

\n"）;

printf（"\t字符\t权值\t父节点\t左子节点\t右子节点"）;

fprintf（fp,"\t字符\t权值\t父节点\t左子节点\t右子节点"）;

for（j=1;j

{printf（"\n"）;

fprintf（fp,"\n"）;

printf（"\t%-8c%-8d%-10d%-14d%-10d",ht[j].data,ht[j].weight,ht[j].parent,ht[i].lchild,ht[j].rchild）;

fprintf（fp,"\t%-8c%-8d%-10d%-14d%-10d",ht[j].data,ht[j].weight,ht[j].parent,ht[i].lchild,ht[j].rchild）;

}

printf（"\n"）;

printf（"哈夫曼树已输出至文件“哈夫曼树.txt”！

按任意键返回!

"）;

fclose（fp）;

getch（）;

system（"cls"）;

return;

}

//生成哈夫曼编码

voidCreateHCode（HTNodeht[],HCodehcd[],intn）

{

inti,f,c,j=0;

HCodehc;

for（i=0;i

{

hc.start=n;c=i;

hc.cd[hc.start--]='0';

f=ht[i].parent;

while（f!

=-1）

{

if（ht[f].lchild==c）

hc.cd[hc.start--]='0';

else

hc.cd[hc.start--]='1';

c=f;f=ht[f].parent;

}

hc.start++;

for（j=0;j

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