哈夫曼编译码数据结构C语言版课程设计.docx

1、哈夫曼编译码数据结构C语言版课程设计只要有信心，努力，一切可以改变。 数据结构 课程设计报告 设计题目 哈 夫 曼 (Huffman) 编/译 码 器 学院名称 信 息 工 程 学 院 专 业 班 级 12 计 本 2 姓 名 张 翠 翠 学 号 1212210217 _ 题目：哈夫曼(Huffman)编/译码器一、问题描述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/译码系统试为这样的信息收发站写一个哈夫曼码的编/译

2、码系统 二、设计目标帮助学生熟练掌握树的应用和基本操作重点掌握二叉树的存储这里以哈夫曼树为设计目标进一步提高学生的设计能力及对树的理解三、任务要求一个完整的系统应具有以下功能： 1) I：初始化（Initialization）从终端读入字符集大小n以及n个字符和n个权值建立哈夫曼树并将它存于文件hfmTree中 2) E：编码（Encoding）利用以建好的哈夫曼树（如不在内存则从文件hfmTree中读入）对文件ToBeTran中的正文进行编码然后将结果存入文件CodeFile中 3) D：译码（Decoding）利用已建好的哈夫曼树将文件CodeFile中的代码进行译码结果存入文件TextF

3、ile中 4) P：印代码文件（Print）将文件CodeFile以紧凑格式显示在终端上每行50个代码同时将此字符形式的编码文件写入文件CodePrin中 5) T：印哈夫曼树（Tree Printing）将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式（树或凹入表形式）显示在终端上同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件TreePrint中 四、需求分析利用哈夫曼树(Huffman)编/译码（一）、初始化哈夫曼树（二）、建立哈夫曼树（三）、对哈夫曼树进行编码（四）、输出对应字符的编码（五）、译码过程五、概要设计哈夫曼树的存储结构描述typedef struct unsigned int weight; unsi

4、gned int parent lchild rchild;HTNode *HuffmanTree; 哈弗曼树的算法void CreateHT(HTNode htint n) /调用输入的数组ht和节点数n int iklnodernode; int min1min2; for (i=0;i2*n-1;i+) hti.parent=hti.lchild=hti.rchild=-1; /所有结点的相关域置初值-1 for (i=n;i2*n-1;i+) /构造哈夫曼树 min1=min2=32767; /int的范围是-32768-32767 lnode=rnode=-1; /lnode和rno

5、de记录最小权值的两个结点位置 for (k=0;k=i-1;k+) if (htk.parent=-1) /只在尚未构造二叉树的结点中查找 if (htk.weightmin1) /若权值小于最小的左节点的权值 min2=min1;rnode=lnode; min1=htk.weight;lnode=k; else if (htk.weightmin2) min2=htk.weight;rnode=k; htlnode.parent=i;htrnode.parent=i; /两个最小节点的父节点是i hti.weight=htlnode.weight+htrnode.weight; /两个最

6、小节点的父节点权值为两个最小节点权值之和 hti.lchild=lnode;hti.rchild=rnode; /父节点的左节点和右节点 哈弗曼编码void CreateHCode(HTNode htHCode hcdint n) int ifc; HCode hc; for (i=0;in;i+) /根据哈夫曼树求哈夫曼编码 hc.start=n;c=i; f=hti.parent; while (f!=-1) /循序直到树根结点结束循环 if (htf.lchild=c) /处理左孩子结点 hc.cdhc.start-=0; else /处理右孩子结点 hc.cdhc.start-=1;

7、c=f;f=htf.parent; hc.start+; /start指向哈夫曼编码hc.cd中最开始字符 hcdi=hc; void DispHCode(HTNode htHCode hcdint n) /输出哈夫曼编码的列表 int ik; printf( 输出哈夫曼编码:n); for (i=0;in;i+) /输出data中的所有数据即A-Z printf( %c:thti.data); for (k=hcdi.start;k=n;k+) /输出所有data中数据的编码 printf(%chcdi.cdk); printf(n); void editHCode(HTNode htHCo

8、de hcdint n) /编码函数 char stringMAXSIZE; int ijk; scanf(%sstring); /把要进行编码的字符串存入string数组中 printf(n输出编码结果:n); for (i=0;stringi!=#;i+) /#为终止标志 for (j=0;jn;j+) if(stringi=htj.data) /循环查找与输入字符相同的编号相同的就输出这个字符的编码 for (k=hcdj.start;k=n;k+) printf(%chcdj.cdk); break; /输出完成后跳出当前for循环 哈弗曼译码void deHCode(HTNode h

9、tHCode hcdint n) /译码函数 char codeMAXSIZE; int ijlkmx; scanf(%scode); /把要进行译码的字符串存入code数组中 while(code0!=#) for (i=0;in;i+) m=0; /m为想同编码个数的计数器 for (k=hcdi.startj=0;k=n;k+j+) /j为记录所存储这个字符的编码个数 if(codej=hcdi.cdk) /当有相同编码时m值加1 m+; if(m=j) /当输入的字符串与所存储的编码字符串个数相等时则输出这个的data数据 printf(%chti.data); for(x=0;cod

10、ex-1!=#;x+) /把已经使用过的code数组里的字符串删除 codex=codex+j; 主函数void main() int n=26i; char orzbackflag=1; char str=ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ; /初始化 int fnum=1866413223210321154757123220576315148518023818116; /初始化 HTNode htM; /建立结构体 HCode hcdN; /建立结构体 for (i=0;in;i+) /把初始化的数据存入ht结构体中 hti.data=stri; hti.weight=f

11、numi; while (flag) /菜单函数当flag为0时跳出循环显示部分源程序： printf(n); printf( *); printf(n * 1-显示编码 *); printf(n * 2-进行编码 *); printf(n * 3-进行译码 *); printf(n * 4-退出 *n); printf( * *); printf(n); printf( 请输入选择的编号:); scanf(%c&orz); switch(orz) case a: case A: system(cls); /清屏函数 CreateHT(htn); CreateHCode(hthcdn); Di

12、spHCode(hthcdn); printf(n按任意键返回.); getch(); system(cls); break; case b: case B: system(cls); printf(请输入要进行编码的字符串(以#结束):n); editHCode(hthcdn); printf(n按任意键返回.); getch(); system(cls); break; case c: case C: system(cls); DispHCode(hthcdn); printf(请输入编码(以#结束):n); deHCode(hthcdn); printf(n按任意键返回.); getch

13、(); system(cls); break; case d: case D: flag=0; break; default: system(cls); 六、详细设计字符空格ABCDEFGHIJKLM频度186*10321154757153220由上表画出哈夫曼树：由哈夫曼树得出各字符的编码： 字符编码 字符编码 空格10 D0001A010 E1111B011111F11001C 0000G01110关系调用：该程序的流程图：七、测试分析白盒： 查看代码完整性白盒测试也称结构测试或逻辑驱动测试它是按照程序内部的结构测试程序通过测试来检测产品内部动作是否按照设计规格说明书的规定正常进行检验程序

14、中的每条通路是否都能按预定要求正确工作 这一方法是把测试对象看作一个打开的盒子测试人员依据程序内部逻辑结构相关信息设计或选择测试用例对程序所有逻辑路径进行测试通过在不同点检查程序的状态确定实际的状态是否与预期的状态一致 黑盒：测试是否可以正确的创建删除插入打印查找等操作 黑盒测试也称功能测试它是通过测试来检测每个功能是否都能正常使用在测试中把程序看作一个不能打开的黑盒子在完全不考虑程序内部结构和内部特性的情况下在程序接口进行测试它只检查程序功能是否按照需求规格说明书的规定正常使用程序是否能适当地接收输入数据而产生正确的输出信息黑盒测试着眼于程序外部结构不考虑内部逻辑结构主要针对软件界面和软件功

15、能进行测试八、使用说明1) 输入n个字符的权值2) 输入对应的字符3) 得出各字符的编码九、测试数据用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立哈夫曼树并实现以下报文的编码和译码：THIS PROGRAM IS MY FAVORITE字符 空格 A B C D E F G H I J K L M 频度 186 64 13 22 32 103 21 15 47 57 1 5 32 20 字符 N O P Q R S T U V W X Y Z 频度 57 63 15 1 48 51 80 23 8 18 1 16 1注：学生在测试数据时需要写出测试用例和截图十、该程序的源代码#include #i

16、nclude /要用system函数要调用的头文件#include /用getch()要调用的头文件#include #define N 50 /义用N表示50叶节点数#define M 2*N-1 /用M表示节点总数 当叶节点数位n时总节点数为2n-1#define MAXSIZE 100typedef struct char data; /结点值 int weight; /权值 int parent; /双亲结点 int lchild; /左孩子结点 int rchild; /右孩子结点HTNode; typedef struct char cdN; /存放哈夫曼码 int start;

17、/从start开始读cd中的哈夫曼码HCode;void CreateHT(HTNode htint n) /调用输入的数组ht和节点数n int iklnodernode; int min1min2; for (i=0;i2*n-1;i+) hti.parent=hti.lchild=hti.rchild=-1; /所有结点的相关域置初值-1 for (i=n;i2*n-1;i+) /构造哈夫曼树 min1=min2=32767; /int的范围是-32768-32767 lnode=rnode=-1; /lnode和rnode记录最小权值的两个结点位置 for (k=0;k=i-1;k+)

18、 if (htk.parent=-1) /只在尚未构造二叉树的结点中查找 if (htk.weightmin1) /若权值小于最小的左节点的权值 min2=min1;rnode=lnode; min1=htk.weight;lnode=k; else if (htk.weightmin2) min2=htk.weight;rnode=k; htlnode.parent=i;htrnode.parent=i; /两个最小节点的父节点是i hti.weight=htlnode.weight+htrnode.weight; /两个最小节点的父节点权值为两个最小节点权值之和 hti.lchild=ln

19、ode;hti.rchild=rnode; /父节点的左节点和右节点 void CreateHCode(HTNode htHCode hcdint n) int ifc; HCode hc; for (i=0;in;i+) /根据哈夫曼树求哈夫曼编码 hc.start=n;c=i; f=hti.parent; while (f!=-1) /循序直到树根结点结束循环 if (htf.lchild=c) /处理左孩子结点 hc.cdhc.start-=0; else /处理右孩子结点 hc.cdhc.start-=1; c=f;f=htf.parent; hc.start+; /start指向哈夫

20、曼编码hc.cd中最开始字符 hcdi=hc; void DispHCode(HTNode htHCode hcdint n) /输出哈夫曼编码的列表 int ik; printf( 输出哈夫曼编码:n); for (i=0;in;i+) /输出data中的所有数据即A-Z printf( %c:thti.data); for (k=hcdi.start;k=n;k+) /输出所有data中数据的编码 printf(%chcdi.cdk); printf(n); void editHCode(HTNode htHCode hcdint n) /编码函数 char stringMAXSIZE;

21、int ijk; scanf(%sstring); /把要进行编码的字符串存入string数组中 printf(n输出编码结果:n); for (i=0;stringi!=#;i+) /#为终止标志 for (j=0;jn;j+) if(stringi=htj.data) /循环查找与输入字符相同的编号相同的就输出这个字符的编码 for (k=hcdj.start;k=n;k+) printf(%chcdj.cdk); break; /输出完成后跳出当前for循环 void deHCode(HTNode htHCode hcdint n) /译码函数 char codeMAXSIZE; int

22、 ijlkmx; scanf(%scode); /把要进行译码的字符串存入code数组中 while(code0!=#) for (i=0;in;i+) m=0; /m为想同编码个数的计数器 for (k=hcdi.startj=0;k=n;k+j+) /j为记录所存储这个字符的编码个数 if(codej=hcdi.cdk) /当有相同编码时m值加1 m+; if(m=j) /当输入的字符串与所存储的编码字符串个数相等时则输出这个的data数据 printf(%chti.data); for(x=0;codex-1!=#;x+) /把已经使用过的code数组里的字符串删除 codex=code

23、x+j; void main() int n=26i; char orzbackflag=1; char str=ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ; /初始化 int fnum=1866413223210321154757123220576315148518023818116; /初始化 HTNode htM; /建立结构体 HCode hcdN; /建立结构体 for (i=0;in;i+) /把初始化的数据存入ht结构体中 hti.data=stri; hti.weight=fnumi; while (flag) /菜单函数当flag为0时跳出循环 printf(n); printf( *); printf(n * A-显示编码 *); printf(n * B-进行编码 *); printf(n * C-进行译码 *); printf(n * D-退出 *n); printf( *); printf(n); printf( 请输入选择的编号:); scanf(%c&orz); switch(orz) case a: case A: system(cls); /清屏函数 CreateHT(htn); CreateHCode(hthcdn); DispHCode(hthcdn); printf(n按任意键返回.); getch(); syste