哈弗曼编码课程设计实验报告.docx

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哈弗曼编码课程设计实验报告

一、实训要求……………………………………………………………………………..2

二、课题分析和设计……………………………………………………………………..2

1、基本需求分析……………………………………………………………………2,3

2、对应的类………………………………………………………………................3,4,5

三、主要功能界面………………………………………………………………………...5

1、主界面……………………………………………………………………………5

2、读取文章并对字符编码…………………………………………………………5

3、哈弗曼编码信息………………………………………………………………….6

4、文章编码………………………………………………………………………….6

5、文章译码………………………………………………………………………….6

6、错误处理………………………………………………………………………….7

四、总结（课设心得体会）………………………………………………………………7

五、附录（主要函数代码）………………………………………………………………7~14

一、实训要求

1、输入为：

一段中文或英文的文章的文件名。

2、读取文章的字符信息。

3、对字符进行权值的计算。

4、根据权值构造哈弗曼树。

5、生成对应的编码。

6、输出为：

原文章的编译（译文）。

7、根据已经生成的编码表，输入任意的译文可以得到原文。

二、课题分析和设计

1.基本需求分析：

（1）在通信过程中，为了提高信道利用率，缩短信息传输时间降低传输成本，需要一编译码器。

（2）此哈弗曼编码译码器应具有编码译码的双向功能，即在发送端通过编码系统对传入的数据进行编码。

（3）在接收端将数据译码，将具有两项功能的编码译码器用于双工信道就可满足，双工信道的双向编译功能。

（4）输入某段报文是，系统将自己完成编译输出。

（5）、程序设计流程：

<1>文字表述：

开始进入功能选择界面，包含五种操作

（1）读取文章并对字符编码。

（2）哈夫曼编码信息。

（3）文章编码。

（4）文章译码。

（5）退出程序。

<2>操作：

（1）给定一篇文章，统计字符出现的概率，并根据概率建立哈弗曼树，并利用哈弗曼树对字符进哈夫曼编码。

（2）显示哈弗曼编码信息，包括字符和其哈弗曼编码。

（3）对文章进行译码，显示译码信息，并保存。

（4）对文章进行译码，显示并保存。

<3>流程图:

2、对应的类：

<1>定义类：

classElement//结点类

{

public:

charname;//字符名

intweight;//字符权值

intlchild;//左孩子

intrchild;//右孩子

intparent;//父结点

Element（）

{

weight=0;

lchild=-1;

rchild=-1;

parent=-1;

}

~Element（）{}

};

<2>定义字符和出现的次数：

className//字符类

{

public:

charpname;//字符名

intnum;//字符出现的次数

doublelweight;//字符的权值

Name（）

{

num=0;

lweight=0;

}

~Name（）{}

};

<3>定义字符总类总数和存储信息：

classGetName//关于字符类

{

public:

charfile_name[max2];//文件名

intn;//字符的种类

intsum;//字符的总数

Nameletter[max1];//存储字符信息的类的数组

GetName（）

{

sum=0;

n=0;

}

}；

<4>定义编码类：

classCodeNode//编码类

{

public:

charch;//存储字符

charsave_code[max1];//存储编码

};

<5>主要功能实现类：

classFunction

{

public:

GetNameL;

intfn;//定义哈夫曼数组大小

ElementHuffmanT[max3];//哈夫曼数组

CodeNodeCode[max1];//字符编码数组

Function（）

{

fn=0;

}

}；

3、主要功能界面：

1、主界面：

2、?

取文章并?

字符?

?

：

3、哈弗曼?

?

信息：

4、文章?

?

：

5、文章?

?

：

6、?

?

?

理：

4、?

?

（?

?

心得体?

）：

三周的?

程?

?

?

束了，在?

次的?

程?

?

中不?

?

?

了我所?

?

的知?

，也培?

了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。

在?

?

?

程中，与同?

分工?

?

，和同?

?

相互探?

，相互?

?

，相互?

督。

?

?

了合作，?

?

了?

?

帷幄，?

?

了?

容，?

?

了理解，也?

?

了做人与?

世。

?

程?

?

是我?

?

?

?

程知?

?

合?

用的?

?

?

?

，?

是我?

?

向社?

，?

事?

?

工作前一?

必不少的?

程.¡¨千里之行始于足下¡¨，通?

?

次?

程?

?

，我深深体?

到?

句千古名言的真正含?

.我今天?

真的?

行?

程?

?

，?

?

?

踏?

地?

?

?

一步，就是?

明天能?

健地在社?

大潮中奔跑打下?

?

的基?

.通?

?

次?

程?

?

，本人在多方面都有所提高。

在?

次?

?

?

程中，体?

出自己?

?

?

?

模具的能力以及?

合?

用知?

的能力，体?

了?

以致用、突出自己?

?

成果的喜?

心情，?

中?

?

自己平?

?

?

的不足和薄弱?

?

，?

而加以?

?

。

六、附?

（源代?

）：

#include

#include

#include

#include

#definemax1150

#definemax250

#definemax3256

usingnamespacestd;

classElement//?

?

?

{

public:

charname;//字符名

intweight;//字符?

值

intlchild;//左孩子

intrchild;//右孩子

intparent;//父?

?

Element（）

{

weight=0;

lchild=-1;

rchild=-1;

parent=-1;

}

~Element（）{}

};

classCodeNode//?

?

?

{

public:

charch;//存?

字符

charsave_code[max1];//存?

?

?

};

className//字符?

{

public:

charpname;//字符名

intnum;//字符出?

的次?

doublelweight;//字符的?

值

Name（）

{

num=0;

lweight=0;

}

~Name（）{}

};

classGetName//?

于字符?

{

public:

charfile_name[max2];//文件名

intn;//字符的种?

intsum;//字符的?

?

Nameletter[max1];//存?

字符信息的?

的?

?

GetName（）

{

sum=0;

n=0;

}

voidGetWeight（）//得到字符的?

值

{

for（inti=0;i

{

letter[i].lweight=（double）letter[i].num/sum;//出?

的次?

除?

?

得到?

值

}

}

intReadLetter（）

{

ifstreaminput;

cout<<"?

?

入文件名：

"<

cin>>file_name;

input.open（file_name）;//打?

文件

if（input.fail（））

{

cout<<"?

文件不存在！

"<

return0;

}

charch;

ch=input.get（）;

letter[0].pname=ch;

letter[0].num++;

sum++;

while（!

input.eof（））//?

取文件中的所有字符

{

inttag=0;

ch=input.get（）;

for（inti=0;i

{

if（letter[i].pname==ch）

{

letter[i].num++;

sum++;

tag=1;

}

}

if（tag==0）

{

n++;

letter[n].pname=ch;

letter[n].num++;

sum++;

}

}

sum--;

input.close（）;

GetWeight（）;//得到字符?

值

}

};

classFunction

{

public:

GetNameL;

intfn;//定?

哈夫曼?

?

大小

ElementHuffmanT[max3];//哈夫曼?

?

CodeNodeCode[max1];//字符?

?

?

?

Function（）

{

fn=0;

}

voidCharHuffmanTCoding（）//?

?

功能?

?

{

inti,f,c;

char*cd=newchar[L.n+1];//?

?

存?

?

?

的?

?

intstart;//?

?

?

取起始位置

cd[L.n]='\0';

for（i=0;i

{

Code[i].ch=HuffmanT[i].name;//字符信息

start=L.n;//起始位置

c=i;

while（（f=HuffmanT[c].parent）>=0）

{

if（HuffmanT[f].lchild==c）//如果?

左孩子，?

‘0’

{

cd[--start]='0';

}

else//如果?

右孩子，?

‘1’

{

cd[--start]='1';

}

c=f;

}

strcpy（Code[i].save_code,&cd[start]）;//?

?

果存入?

?

的?

?

?

?

中

}

}

voidOutputHuffmanTCode（）

{

cout<<"哈夫曼?

?

：

"<

cout<<"——————————————————————"<

cout<<"字符\t\t哈夫曼?

?

"<

for（inti=0;i

出字符，哈夫曼?

?

{

cout<<"——————————————————————"<

cout<

cout<

cout<

}

cout<<"——————————————————————"<

}

voidInitHT（）//哈夫曼初始化

{

L.ReadLetter（）;

fn=（L.n）*2-1;

for（inti=0;i

{

if（i

{

HuffmanT[i].name=L.letter[i].pname;

HuffmanT[i].weight=L.letter[i].lweight;

}

}

}

voidSelect_2Min（intm,int&p1,int&p2）//?

?

最小的?

?

?

?

{

inti;

doublem1,m2;

m1=m2=1;

p1=p2=-1;

for（i=0;i

{

if（HuffmanT[i].parent==-1&&HuffmanT[i].weight

?

?

的?

值最小?

?

{

m2=m1;

p2=p1;

m1=HuffmanT[i].weight;

p1=i;

}

elseif（HuffmanT[i].parent==-1&&HuffmanT[i].weight

?

?

的?

值第二小?

?

{

m2=HuffmanT[i].weight;

p2=i;

}

}

}

voidCreatHT（）//建立哈夫曼?

//核心

{

inti,p1,p2;

InitHT（）;

for（i=L.n;i

{

Select_2Min（i,p1,p2）;

HuffmanT[p1].parent=HuffmanT[p2].parent=i;

HuffmanT[i].weight=HuffmanT[p1].weight+HuffmanT[p2].weight;

HuffmanT[i].lchild=p1;

HuffmanT[i].rchild=p2;

}

}

intOutArticleCode（）//?

示文章?

?

{

ifstreaminput;

input.open（L.file_name）;

if（input.fail（））

{

cout<<"文件不存在！

"<

return0;

}

charch;

cout<<"文章?

?

如下：

"<

while（!

input.eof（））

{

ch=input.get（）;

for（inti=0;i

{

if（Code[i].ch==ch）

cout<

}

}

cout<

input.close（）;

}

intSaveArticleCode（）//保存文章?

?

{

ofstreamoutput;

ifstreaminput;

charnamef1[max2];

input.open（L.file_name）;

if（input.fail（））

{

cout<<"?

文件不存在！

"<

return0;

}

cout<<"?

?

入保存文章?

?

的文件名：

"<

cin>>namef1;

output.open（namef1）;

charch;

while（!

input.eof（））

{

ch=input.get（）;

for（inti=0;i

{

if（Code[i].ch==ch）

{

for（intj=0;j

{

output.put（Code[i].save_code[j]）;

}

}

}

}

input.close（）;

output.close（）;

cout<<"保存完?

！

"<

}

intOutTransCode（）//文章?

?

操作

{

ifstreaminput;

charnamef[max2];

cout<<"?

?

入保存文章?

?

的文件名：

"<

cin>>namef;

input.open（namef）;

if（input.fail（））

{

cout<<"?

文件不存在！

"<

return0;

}

charch;

ch=input.get（）;

intc=2*L.n-2;

while（!

input.eof（））

{

if（ch=='0'）//遇0搜索左子?

{

if（HuffmanT[c].lchild>=0）{

c=HuffmanT[c].lchild;

}

if（HuffmanT[c].lchild==-1）//判?

是否到?

子

{

cout<

出字符

c=2*L.n-2;//返回根?

?

}

}

if（ch=='1'）//遇1搜索右子?

{

if（HuffmanT[c].rchild>=0）

{

c=HuffmanT[c].rchild;

}

if（HuffmanT[c].rchild==-1）//判?

是否到?

子

{

cout<

出字符

c=2*L.n-2;//返回根?

?

}

}

ch=input.get（）;

}

cout<

input.close（）;

}

intSaveTransCode（）//保存文章?

?

{

ofstreamoutput;

ifstreaminput;

charnamef[max2];

charnamef1[max2];

cout<<"?

?

入文章?

?

所在的文件名：

"<

cin>>namef;

input.open（namef）;

if（input.fail（））

{

cout<<"?

文件不存在！

"<

return0;

}

cout<<"?

?

入保存文章?

?

的文件名：

"<

cin>>namef1;

output.open（namef1）;

charch;

ch=input.get（）;

intc=2*L.n-2;

while（!

input.eof（））

{

if（ch=='0'）

{

if（HuffmanT[c].lchild>=0）

{

c=HuffmanT[c].lchild;

}

if（HuffmanT[c].lchild==-1）

{

output.put（HuffmanT[c].name）;

c=2*L.n-2;

}

}

if（ch=='1'）

{

if（HuffmanT[c].rchild>=0）

{

c=HuffmanT[c].rchild;

}

if（HuffmanT[c].rchild==-1）{

output.put（HuffmanT[c].name）;

c=2*L.n-2;

}

}

ch=input.get（）;

}

input.close（）;

output.close（）;

cout<<"保存完?

！

"<

}

};

intmain（）

{

Function*a=newFunction;

while

（1）//主界面?

示

{

cout<<"************************************"<

cout<<"*******?

迎?

入?

/?

?

系?

**********"<

cout<<"************************************"<

cout<

cout<<"*******功能如下：

*******************"<

cout<<"*******1.?

取文章并?

字符?

?

*******"<

cout<<"*******2.哈夫曼?

?

信息*************"<

cout<<"*******3.文章?

?

*******************"<

cout<<"*******4.文章?

?

*******************"<

cout<<"*******5.退出程序*******************"<

cout<

charch;

cout<<"====>>?

?

?

功能：

";

cin>>ch;

switch（ch）

{

case'1':

//?

取文章并?

字符?

?

{

deletea;

a=newFunction;

system（"cls"）;

a->CreatHT（）;

a->CharHuffmanTCoding（）;

cout<<"操作完?

！

"<

system（"pause"）;

system（"cls"）;