哈夫曼编码课程设计报告Word下载.docx

1、3. 以字符出现字数作为权值，构建哈夫曼树4. 对每个字符进行编码并将所编码写入文件然后对所编码进行破译。具体介绍：在本课题中，我们在硬盘D盘中预先建立一个file.txt文档，在里面编辑一篇文章（大写）。然后运行程序，调用fileopen（）函数读出该文章，显示在界面；再调用tongji（）函数对该文章的字符种类进行统计，并对每个字符的出现次数进行统计，并且在界面上显示；然后以每个字符出现次数作为权值，调用Create_huffmanTree（）函数构建哈夫曼树。然后调用Huffman_bianma（）函数对哈夫曼树进行编码，调用coding（）函数将编码写入文件。测试数据：例如从文本中读到

2、文章为：IAMASTUDENT。则效果如下：读出文本为：IAMASTUDENT字符A次数:2字符D次数:1字符E次数:字符I 次数:字符M次数:字符N 次数:字符S 次数:字符T次数:字符U次数:输出编码：000 101 001 101 011 110 100 1110 1111 010 110Press any key to continue3 系统（项目）设计 （1）设计思路及方案本课题是用最优二叉树即哈夫曼树来实现哈夫曼编码译码器的功能。假设每种字符在电文中出现的次数为Wi，编码长度为Li，电文中有n种字符，则电文编码总长度为（W1*L1）+（W2*L2）+（Wi*Li）。若将此对应到二

3、叉树上，Wi为叶结点，Li为根结点到叶结点的路径长度。那么，（W1*L1）+（W2*L2）+（Wi*Li）恰好为二叉树上带权路径长度。因此，设计电文总长最短的二进制前缀编码，就是以n种字符出现的频率作权，构造一棵哈夫曼树，此构造过程称为哈夫曼编码。该系统将实现以下几大功能：从硬盘读取字符串，建立哈夫曼树，输出哈夫曼树的存储结构的初态和终态，输出各种字符出现的次数以及哈夫曼编码的译码等。（2）模块的设计及介绍1从硬盘读取字符串fileopen（参数） 实现命令； 打印输出；2建立HuffmanTree通过三个函数来实现：void select_min（参数） 初始化； for 接受命令； 处理命

4、令；说明：在ht1.k中选择parent为0且权值最小的两个根结点的算法int tongji（参数） 统计字符串中各种字母的个数以及字符的种类void Create_huffmanTree（） 输出字符统计情况；构造哈夫曼树3哈夫曼编码void Huffman_bianma（参数） 定义变量； 哈夫曼编码 （3）主要模块程序流程图下面介绍三个主要的程序模块流程图： 主函数流程图：结束统计字符种类及频率字符总数num建立哈夫曼树打开文件？开始否是 图3.1流程图注释：该图比较简单，主要是调用各个函数模块，首先代开已经存在的文件，然后统计总的字符数以及出现的各个字符和频率。然后才开始建立哈夫曼树，

5、接着在哈夫曼树的基础上对其进行编码。最后输出结束。构造哈夫曼树：第i个结点权值i=num?创建哈夫曼树输出字符统计情况第i个根结点i=2*num-1? 图3.2该图是表示构造哈夫曼树的过程。首先输入num个叶结点的权值，当i=num是循环结束。然后进行哈夫曼树的构建，当i=2*num-1是循环结束。最后输出所得到的字符统计情况。哈夫曼编码：Tp.left=c?i=num?Cd-start=0,start=numCd-start=0Cd-start=1 图3.3 流程图解释：该流程图表四哈夫曼编码情况。首先初始化，Cd-start=0,start=num。然后进行编码，当cd-start=Tp.

6、lchild= =c时，cd-start=0；当cd-start=Tp.left！= =c时，cd-start=1。这个编码循环一直到i=num时结束。4 系统实现各模块关键代码及算法的解释：1 主调函数 代码解释：这是main函数里的各个函数调用情况。fileopen（string）; /从硬盘中读取文件 num=tongji（string,cishu,str）; /统计字符种类及各类字符出现的频率 Create_huffmanTree（HT,HC,cishu,str）;/建立哈夫曼树 Huffman_bianma（HT,HC）; /生成哈夫曼编码2 建立HuffmanTree该函数为在ht

7、1.k中选择parent为0且权值最小的两个根结点的算法，其序号为s1和s2。void select_min（HuffmanTree T,int k,int &x1,int &x2） int i,j; int min1=1000; for（i=1;=k;i+） if（Ti.weightmin1 &Ti.parent=0） j=i; min1=Ti.weight; x1=j;min1=1000; for （i=1; if（Ti.weightA*pZ） k=*p-64; tk+; for（i=1,j=0;+i） if（ti!=0 ） j+; strj=i+64; cishuj=ti; return

8、 j;下面函数用来构造哈夫曼树HT。首先初始化哈夫曼树，然后输入前面统计的各结点的权值，用for循环来构造哈夫曼树。void Create_huffmanTree（HuffmanTree ht,HuffmanCode hc,int cishu,char str） /生成哈夫曼树HT int i,s1,s2; for（i=0;2*num-1; hti.left=0; hti.right=0; hti.parent=0; hti.weight=0;=num;i+） /输入num个叶结点的权值 hti.weight=cishui; for（i=num+1;=2*num-1; /选择parent为0且

9、权值最小的两个根结点，其序号为s1和s2,i为双亲 select_min（ht,i-1,s1,s2）; hts1.parent=i;hts2.parent=i; hti.left=s1; hti.right=s2; hti.weight=hts1.weight+hts2.weight; hci.ch=stri; /字符的种类 i=1;while（i0） /直至tchild是树根为止 /若tchild是tparent的左孩子,则生成0;否则生成1 if（Tparent.left=child） code-start=0 else1 child=parent; strcpy（Hi.co,&codestart）; Hi.len=num-start;对str所代表的字符串进行编码并写入文件。将翻译的二进制码写入文本文件。void coding（HuffmanCode hc ,char *str） /对str所代表的字符串进行编码 并写入文件 int