哈夫曼编码与译码.docx

1、哈夫曼编码与译码哈夫曼编码与译码用哈夫曼树对字符串进行编码译码一、设计思想 程序要求 : 要求每个字符有自己唯一的编码。将得到的一串利用哈夫曼树对字符串进行编 码,字串译成 0、 1 编码后存到一个文件夹中，然后再从这个文件夹中读出这串编 码进行解码。实现方法 : 输入一串字符，要求字符的区间为大写的 26 个英文字母， 将获得的串字符用 计算进行字符统计，统计出现的字符种数以及每种字符出现的次权值的函数 (jsquanzhi()数， 将该种字符出现的次数作为它的权值。将出现的字符的权值和该字符依次分别赋给两个结构体HT和HC利用HT(节点)权值的大小建立哈夫曼树，首先用 选择函数 selec

2、t() 函数选择两个权值最小的字符作为叶子节点，创建一个新的节 点作为这两个叶节点的父节点，被选中的节点给他的 HTi.parent 赋值是他下次 不再被选中，父节点的权值为，子节点的权值之和。然后将该将父节点放入筛选区 中，再进行选择 (被选过的不再被使用 )，直到所有的节点都被使用，这样一个哈夫 曼树就被建立了。根据每个字符在哈夫曼书中的位置来编译每个字符的 0、1 密文代码，从叶节点判断该叶节点是其父节点的左右字左字为 0，右子为 1，在判断父节点是上级父节点的左右子直至根节点，将生成的 0、1 字符串按所表示的字符倒序存入HC相应的字符的bins数组。重新一个一个字符的读取输入的字符串

3、，按照字符出现的顺序将它转为 0、1 代码并存到一个 txt 文件夹中去。解码时 从文件夹中，一个一个字符的读出那串 0、1 代码赋给一个临时字符串 cd ，用该 字符串与每个字符的 HCi.bins 密文比较，直到与一个字符的密文相同时，译出 该字符，将字符存放在临时字符数组 tempstr 中，清空临时字符串继续读取 0、1 代码进行翻译，直至文件密文结束为止。于是就得到了原先被加密的那串字符串。- 1 -用哈夫曼树对字符串进行编码译码二、算法流程图开始获得输入的字符串 getstr ，i=0 。判断 getstri 是否 i+; 为 26 个大写字母 否是k=getstri-64;qua

4、ntempk+（ quantemp 为 int 型数 组开始值都为 0）i+;i=1,j=0否i27?是结束 是 quantempi=i+;0?否j+;strj=i+64;quanj=quantempi图 1 计算字符权值及字符种类算法说明: 将的的字符串进行字符种类级每种字符出现频率的统计- 2 -用哈夫曼树对字符串进行编码译码开始将所有的几点的父节点和子节点权值赋成 0i=1;（num 为字符的种类 ）HTi.weight=quani i=num 是否 i=num+1 否i=2*num-1?是结束 ? 选择权值最小的两个 节点将下标赋给 s1,s2.HTs1.parent=i;HTs2.p

5、arent=i;HTi.lchild=s1;HTi.rchild=s2;HTi.weight=HTs1.weight+HTs2.weigh t;i+图 2 构建哈夫曼树算法说明: 利用选择排序，选择节点权值最小的两个节点，构建一个子树， 将该树的根节点再放入选择区，重复该操作，直至用完所有节点完成哈夫曼数的搭建- 3 - 用哈夫曼树对字符串进行编码译码 开始将 stri 的值依次赋给 HCi.ch i=0;cdnum=0; i0 否 &cdstart); HCi.len=num-start; cd-start=(HTp. lchild=c)?0:1;文件, 获得c= HTc.parent; 打

6、开 codefile.txt 字符串 str 指针， i=0;否 i=num;是 结束否 否 HCi.ch=*str? i+ 是将 HCi.bitsj 存进文件图3 利用哈夫曼树加密算法说明: 利用每个字符在哈夫曼树中的位子，得到每个字符的 0、1 密文编 码。再将字符串按字符密文进行编译，然后存入文件夹中。- 4 -用哈夫曼树对字符串进行编码译码开始cjs=0, i=0 打开文件夹 codefile.txt,!feof(fp)结束(inum)&(cjs=0)&(!feof(fp) cdi=;cdi+1=0;cdi=fgetc(fp);j=1;j=num i+j+strcmp(HCj.bits

7、,cd)=0strk=HCj.ch;cjs=1;k+;strk=0;break;图4 解密算法说明: 从文件夹中读出密文，和 HCi.bis 中的密文进行比较译出 字符，存入临时数组。待译码结束后，输出字符串。- 5 -用哈夫曼树对字符串进行编码译码三、源代码/ hafuman.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。/#include stdafx.h#include stdlib.h#include string.h#include stdio.h#define n 100 / 叶节点的个数小等于 n #define m 2*n-1 / 总结点的个数为 m=2*n-1 int num; /

8、 定义一个全局变量用于存放字符种类个数typedef struct / 结构体用于存放树节点包括节点的父节点、左子、右子以 及权值 int weight;int parent,lchild,rchild;HTNode;typedef HTNode HafumanTreem+1; / 重命名 HTNodetypedef struct / 结构体由于存放每个字符的密文和长度 char ch;char bits10;int len;CodeNode;typedef CodeNode HafumanCoden+1; / 重命名 CodeNodeint _tmain(int argc, _TCHAR*

9、argv) int quan27; / 声明一个数组用以存放 26字符的权值 char getstr300,str27;/ 声明两个字符串数组一个用于存输入一个由于存放输入中含有的字符char *s; / 声明一个 char 型指针用于指向字符 HafumanTree HT; / 声明 m+1个树节点 HafumanCode HC; / 声明 n+1 个 code声明需要调用的函数int jisuanquan(char *s,int quan,char str); / void gjhafumantree(HafumanTree HT,HafumanCode HC,int quan,char

10、str);void Hafumanencode(HafumanTree HT,HafumanCode HC); void coding(HafumanCode HC,char *str); char *decode(HafumanCode HC);- 6 - 用哈夫曼树对字符串进行编码译码 printf( 请输入要加密的字符串 :n);gets(getstr); / 获得输入的字符串 num=jisuanquan(getstr,quan,str); / 统计字符串中含有字符种类个数 /printf(%dn,num);gjhafumantree(HT,HC,quan,str); / 根据字符权值

11、构建哈夫曼树 Hafumanencode(HT,HC); / 根据哈夫曼树确定每个字符的 code coding(HC,getstr); / 将字符串译码存入文件夹 s=decode(HC); / 将暗文解码 printf( 解密为 :n);printf(%sn,s);system(pause);return 0;/ 函数int jisuanquan(char *s,int quan,char str) / 计算字符串中字符权值char *p;int i,j,k,quantemp27;for(i=1;i=A&*p=Z) / 判断字符是否为 26 字母k=*p-64; / 看是 26 个字符中的

12、哪个字符quantempk+; / 字符权值加 1j=0;for(i=1,j=0;i27;i+)if(quantempi!=0)j+; / 用于统计字符种类个数strj=i+64; /str 按字母表顺序存储出现过的字符 quanj=quantempi;return j;- 7 -用哈夫曼树对字符串进行编码译码void select(HafumanTree HT,int k,int *s1,int*s2) / 选择权值最小的两 个 int i,j;int min 1=9999; / 声明一个int类型的数值mini,赋个较大的输给它for(i=1;i=k;i+) / 选择权值最小的一个节点 (

13、且该节点无父节点 ) if(HTi.weightmin1)&(HTi.parent=0)j=i;min1=HTi.weight;s1=j;min1=9999;for(i=1;i=k;i+)if(HTi.weightmin1)&(HTi.parent=0)&(i!=*s1)/ 选择权值最小的一个节点 ( 且该节点无父节点 )j=i;min1=HTi.weight;*s2=j;void gjhafumantree(HafumanTree HT,HafumanCode HC,int quan,char str) / 构建哈夫曼树 int i,s1,s2;for(i=1;i2*num-1;i+) / 将所有的节点赋空HTi.lchild=0;HTi.rchild=0;HTi.parent=0;HTi.weight=0;for(i=1;i=num;i+) / 将num个字符的权值赋给num叶节点HTi.weight=quani;for(i=1;i=nu m;i+)/ 将 num 个字符赋给 code nodeHCi.ch=stri;i=1;while(i=num)输出每个字符的 printf(=%c=%d=n,HCi.ch,quani);i+; /及其权值for(i=num+1;i=2*num-1;i+)select(HT,i-1,&s1,&s2); / 选择两个权值最