哈夫曼树编码解码器.docx

1、哈夫曼树编码解码器数据结构实验报告实验名称： 哈夫曼树学生姓名： 苗润泉班 级： 2009211103班内序号： 14学 号： 09210074日 期： 2010年12月3日1实验要求利用二叉树结构实现哈弗曼编/解码器基本要求如下：(1).初始化（Init）：能够对输入的任意长度的字符串s进行统计，统计每个字符的频度，并建立哈弗曼树。(2).建立编码表（CreateTable）：利用已经建好的哈夫曼树进行编码，并将每个字符的编码输出。(3).编码（Encoding）：根据编码表对输入的字符串进行编码，并将编码后的字符串输出。(4).译码（Decoding）：利用已经建好的哈夫曼树对编码后的字符

2、串进行译码，并输出译码结果。(5).打印（Print）：以直观的方式打印哈夫曼树（选作）。(6).计算输入的字符串编码前和编码后的长度，并进行分析，讨论哈弗曼编码的压缩效果。测试数据如下：I love data structure , I love computer . I will try my best to study data structure .提示：(1).用户界面可以设计为“菜单”方式，能够进行交互。(2).根据输入的字符串中的每个字符出现的次数统计频度。2. 程序分析2.1 存储结构 采用二叉树的静态三叉链表存储结构，示意图如下：静态三叉链表的C+描述如下：struct HN

3、ode unsigned int weight; unsigned int parent; unsigned int LChild; unsigned int RChild;2.2 关键算法分析1.关键算法：a.创建哈夫曼树：从1i中选出权值最小的结点由于要挑选的结点ax,ay，是权值最小的两个结点，且要求axay,则可以先从1i中选出最小的，赋值给ax，然后再在1i中挑出除ax之外的权值最小的结点，保存到ay。b.生成编码表：将编码字符逆置由于在生成编码表时，采用自下而上的方式，所以每个字符的编码顺序是反序的，即还需要将编码逆置一下。方法是采用循环算法，依次将编码中的前后对应的字符逆置。c.

4、编码：此算法比较简单，每读出一个字符，只要在编码表中找出对应的编码即可。2代码详细分析：示意图如下： a=0 a=1 a=2 a=3 a=43. 程序运行结果1输入及统计结果2编码表3编码结果4译码结果：4. 总结程序一开始就碰到了一个难题，如何从屏幕上读取字符串并存储，后来在网上查找，发现cin.getline函数就是专门实现这个功能的，于是这个问题便迎刃而解了。然后，由于本程序统计的东西较多，循环的嵌套也比较多，一开始时总是出现错误，后来慢慢的一个一个得都解决了，主要是细心的问题。在理论课上感觉对树的概念理解的还算透彻，但是实验时，就发现，仅仅是理论课、教材上那么一点东西是远远不够的，我们

5、需要的还是多实践，增强对C+编程的熟练程度。还有一点就是，在编程时，很容易忽略机器的思维而代以人的思维，或者，很容易将一些不常见的情况忽略掉，有时候需要抛出异常，有时是需要做各种假设，这都需要在不断地熟悉中培养出来的良好的编程素质，我承认我在这方面做的还很差，以后会更加努力的。/Huffman.h#include#includeusing namespace std;struct HNode /树存?储结构1 unsigned int weight; unsigned int parent; unsigned int LChild; unsigned int RChild;struct HCo

6、de /哈t夫曼编码?的?存?储结构1 char data; char code100;class Huffmanprivate: HNode *HTree; HCode *HCodeTable; int Cn;public: void CreateHtree(int a,int n); /创建哈t夫曼树 void CreateCodeTable(char b,int n);/创建哈t夫曼编码?表 void Encode(char *s,char *d);/对?s进?行D编码?，?存?储到?d; void Decode(char *s,char *d,int n);/对?s进?行D解a码?，?

7、存?储到?d; void PrintTable(int n,char b);/打印?哈t夫曼编码?表 Huffman(); int Codes; /用?于统3计?转a换?哈t夫曼编码?后所用?空?间?;void Huffman:CreateHtree(int a,int n) HTree=new HNode2*n-1; int Cn=n; for(int i=0;in;i+) HTreei.weight=ai; HTreei.LChild=-1; HTreei.RChild=-1; HTreei.parent=-1; int x=0,y=1; for(int i=n;i2*n-1;i+)/找到

8、?权值最?小?的?两?个?字?母?，?并返回?他?们?的?位?置?x，?y for(int j=0;ji;j+) if(x=y) y+; if(ax0) x+; if(ayaj)&(aj0) x=j; if(ayaj)&(aj0)&y!=x) y=j; ai=ax+ay; ax=-1; /将?已?建造哈t夫曼的?权值置?为a-1 ay=-1; HTreex.parent=HTreey.parent=i; HTreei.weight=HTreex.weight+HTreey.weight; HTreei.LChild=x; HTreei.RChild=y; HTreei.parent=-1; v

9、oid Huffman:CreateCodeTable(char b, int n) char temp; Cn=0; HCodeTable=new HCoden; if(Cnn) Cn=n; for(int i=0;in;i+) HCodeTablei.data=bi; int child=i; int parent=HTreei.parent; int k=0; while(parent!=-1) if(child=HTreeparent.LChild) HCodeTablei.codek=0; else HCodeTablei.codek=1; k+; child=parent; par

10、ent=HTreeparent.parent; HCodeTablei.codek=0; k-; / 0不?进?行D反转a，?所以?k-1 for(int j=0;jk;j+,k-) /将?编码?反转a temp=HCodeTablei.codej; HCodeTablei.codej=HCodeTablei.codek; HCodeTablei.codek=temp; void Huffman:PrintTable(int n,char b) for(int i=0;in;i+) coutbi哈t夫曼的?编码?为aHCodeTablei.codeendl; void Huffman:Enco

11、de(char *s,char *d) int k=0,l=0,q=0,p=0; Codes=0; /统3计?哈t夫编码?所用?的?bit树 while(sp!=0) k=0;q=0; while(HCodeTablek.data!=sp) /找到?编码?表中D字?母?对?应|的?句?子的?之?母? k+; while(HCodeTablek.codeq!=0)/将?编码?写入?d dl=HCodeTablek.codeq; l+; q+; Codes+; /写入?1或0，?Codes+1，?用?于统3计?转a换?后的?bit p+; dl=0;void Huffman:Decode(char

12、*s,char*d,int n)int l=0,p=0; while(sp!=0) int parent=2*n-2; while(HTreeparent.LChild!=-1&HTreeparent.RChild!=-1) if(sp=0) parent=HTreeparent.LChild; else parent=HTreeparent.RChild; p+; dl=HCodeTableparent.data; l+; dl=0;Huffman:Huffman() int i=0; HNode *p=NULL; HCode *q=NULL; while(HTreei.parent=-1)

13、 /当parent=-1时，?就是?根节点?，?此?时是?HTree数y组的?结尾2 p=&HTreei; delete p; i+; i=0; q=&HCodeTablei; while(iCn) q=&HCodeTablei; delete q; i+; /Huffman.cpp#include#include#includehuffman.h#includeusing namespace std;char Str1024; /存?储输?入?的?字?符?int count=0; /统3计?所输?入?的?字?符?串?有D多少个?字?符?int count2=0; /统3计?有D多少种?字?符

14、?char Count1024; /存?储字?符?int Counti1024; /存?储字?符?的?权值void Getchar(); /统3计?字?符?串?中D的?各种?字?符?的?权值void main() int a=0; char Pstr11024; char Pstr21024; bool flag=0; /标记?是?否?输?入?了?字?符? Huffman Huff; while(a!=48) cout1:输?入?字?符?串? 2：o打印?编码?表 3：o打印?编码?结果? 4：o打印?译?码?结果? 0：o退?出? *endl; a=_getche();int i=0; sw

15、itch(a) case 49: cout请?输?入?字?符?串?（小?于1024个?字?符?）?endl; /if(flag) / / Huff.Huffman(); / try Getchar(); while(icount2) if(Counti= ) cout空?格?的?个?数y为aCountiit; else coutCounti的?个?数y为aCountiit; i+; coutendl; cout共2有Dcount2种?字?符?; coutendl; flag=1; Huff.CreateHtree(Counti,count2); Huff.CreateCodeTable(Cou

16、nt,count2); catch(char*S) coutSendl; break; case 50: if(flag) Huff.PrintTable(count2,Count); else cout错误！?！?请?先输?入?字?符?endl; break; case 51: if(flag) Huff.Encode(Str,Pstr1); coutPstr1endl; cout编码?前字?符?串?为aStr; cout共2Count字?符?,占?8*countbit=8*countbitendl; cout编码?后所占?bit为aHuff.Codesbitendl; cout压1缩?比为

17、a8*count/float(Huff.Codes)endl; else cout错误！?！?请?先输?入?字?符?endl; ; break; case 52: if(flag) Huff.Decode(Pstr1,Pstr2,count2); coutPstr2endl; else cout错误！?！?请?先输?入?字?符?endl; break; case 48: exit(0); void Getchar() count=0; cin.getline(Str,1024); for(;Strcount!=0;count+) if(count=1024)throw溢?出?; if(coun

18、t=0)throw错误！?！?请?重?新?输?入?; int j=0,k=0; char key=Str0; / int count1=0; while(key!=0) count1=0; for(int i=j;Stri!=0;i+) if(key=Stri) +count1; j+; /Str的?序号? Countk=key; Countik=count1; k+; /Count,Counti的?序号? for(int i=0;ik;i+) /比较?Count中D是?否?已?经-存?有DStrj if(Strj=Counti) j+; i=0; key=Strj; /找到?Count中D没?有DStrj这a个?字?母? Countk=0; count2=k; /储存?有D多少种?字?母?