哈夫曼编码译码课程设计报告.docx

1、哈夫曼编码译码课程设计报告 数据结构 课程设计赫夫曼编码/译码器设计指导教师：李文书、周维达 班级：10电信实验班学号：Q10600132姓名：王彬彬一、实验目的1、提高分析问题、解决问题的能力，进一步巩固数据结构各种原理与方法。2、熟悉掌握一门计算机语言，可以进行数据算法设计。二、实验原理 哈夫曼编译码器的主要功能是先建立哈夫曼树，然后利用建好的哈夫曼树生成哈夫曼编码后进行译码 。 在数据通信中，经常需要将传送的文字转换成由二进制字符0、1组成的二进制串，称之为编码。构造一棵哈夫曼树，规定哈夫曼树中的左分之代表0，右分支代表1，则从根节点到每个叶子节点所经过的路径分支组成的0和1的序列便为该

2、节点对应字符的编码，称之为哈夫曼编码。 最简单的二进制编码方式是等长编码。若采用不等长编码，让出现频率高的字符具有较短的编码，让出现频率低的字符具有较长的编码，这样可能缩短传送电文的总长度。哈夫曼树课用于构造使电文的编码总长最短的编码方案。主要流程图如下：3、实验步骤1：写好流程图，设计实验方案。2：初始化，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HuofumanTree中。3：编码。利用已建好的哈夫曼树，对文件ToBeTran中的正文进行编码，然后将结果存入文件CodeFile中。4：译码。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

3、入文件Textfile中。5：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CodePrint中。6：印哈夫曼树（Treeprinting）.将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式（比如树）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。具体函数如下： 1：Initialization() 初始化 2：Encoding() 编码 3：Decoding() 译码 4：Print_file() 打印代码文件 5：search(k,j,p) 搜索二叉树 6：Print_tree() 打印二叉树 7：men

4、u() 主菜单 9：main() 主函数4、实验结果与分析（1）大致个人测试案例：主界面：初始化：Huofuman.txt初始化存入文件结果如下：编码结果如下：codefile.txt编码存入文件如下：译码结果如下：textfile.txt译码存入文件如下：打印结果如下：打印树结果如下：treeprint.txt存入文件结果如下：（2）本例测试案例_1 已知某系统在通信联络中只可能出现八种字符，其频率分别为0.05,0.29,0.07,0.08,0.14,0.23,0.03,0.11，试设计哈夫曼编码。解： 假设八种字符为ABCDEFGH,将各个概率乘以100可得权值为5 29 7 8 14

5、23 3 11启动程序，测试得：初始化：编码：译码打印结束：（3）本例测试案例_2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 PROGRAME IS MY FAVORITE”。字符ABCDEFGHIJKLM频度1886413223210321154757153220字符NOPQRSTUVWXYZ频度5763151485180238181161解： 先假设空格为#，所以输入字符时，将空格变为#。输入如下：先将从空格到Z输入权值然后对字符进行编码：空格到Z译码然后输入字符串并编码：保存到Codefile.txt中然后将开始译码并结束将译码结果保存到T

6、extfile.txt中5、实验总结 从这个课程设计中，我发现了很多问题，包括文件存储，字符串输入等等，最主要的是经历了一次找BUG的过程，当把自己写的代码里的错误一个一个找出来时，是非常非常兴奋的。还是希望能有多这个经历。不喜欢copy，如果copy了，就缺少了一次挑战自己的经历。六、主要代码/ Huffman_2.cpp : Defines the entry point for the console application./#include stdafx.h#include #include #include #include #define maxsize 1000#define

7、len 20#define rowsize 20/-初始化-/struct int parent; int lchild,rchild; int weight;HFM_treemaxsize;struct int weight; char hfstr;HFM_nummaxsize;struct int start; int bitlen;HFM_hf;struct int start; char hfch; int bitlen; int length;HFM_codemaxsize;int leaves;void Initialization() int i,j; FILE* HFM_f;

8、HFM_f = fopen(HuofumanTree.txt,w); if(HFM_f = NULL) printf(create file error!n); printf( 请输入字符集大小: ); scanf(%d,&leaves); fprintf(HFM_f,-输入的值-n); fprintf(HFM_f, 字符大小%4dn,leaves); fprintf(HFM_f, 字符 权值n); for(i=0;ileaves;i+) printf( 请输入第%d个字符和其权值:,i+1); scanf( %c ,&HFM_numi.hfstr); scanf(%d,&HFM_numi.w

9、eight); fprintf(HFM_f,%4c,HFM_numi.hfstr); fprintf(HFM_f,%4dn,HFM_numi.weight); /存储字符和权值 /-建立哈夫曼树-/ for(i=0;imaxsize;i+) /哈夫曼树初始化 HFM_treei.parent = -1; HFM_treei.lchild = -1; HFM_treei.rchild = -1; HFM_treei.weight = 0; for(i=0;ileaves;i+) HFM_treei.weight = HFM_numi.weight; for(i=0;ileaves-1;i+) i

10、nt m1,m2; int m1_pos,m2_pos; m1=m2=65536; m1_pos=m2_pos=0; for(j=0;jleaves+i;j+) if(HFM_treej.weightm1&HFM_treej.parent = -1) m2 = m1; m1 = HFM_treej.weight; m2_pos = m1_pos; m1_pos = j; else if(HFM_treej.weightm2&HFM_treej.parent = -1) m2 = HFM_treej.weight; m2_pos = j; HFM_treeleaves+i.parent = -1

11、; HFM_treeleaves+i.lchild = m1_pos; HFM_treeleaves+i.rchild = m2_pos; HFM_treem1_pos.parent = leaves+i; HFM_treem2_pos.parent = leaves+i; HFM_treeleaves+i.weight = m2+m1; /-输出哈夫曼树-/ printf( -哈夫曼编码-n); printf( parent lchild rchild weightn); fprintf(HFM_f,-哈夫曼编码-n); fprintf(HFM_f, parent lchild rchild

12、 weightn); for(i=0;ileaves*2-1;i+) printf( %8d%8d%8d%8dn,HFM_treei.parent,HFM_treei.lchild,HFM_treei.rchild,HFM_treei.weight); fprintf(HFM_f,%8d%8d%8d%8dn,HFM_treei.parent,HFM_treei.lchild,HFM_treei.rchild,HFM_treei.weight); printf(n); fclose(HFM_f);/-编码-/void Encoding() int i,j,p,c,k; FILE* HFM_f =

13、 fopen(CodeFile.txt,w); if(HFM_f = NULL) printf(open file error!n); for(i=0;ileaves;i+) c = i; p = HFM_treei.parent; HFM_hf.start = len-1; while(p!=-1) if(HFM_treep.lchild = c) HFM_hf.bitHFM_hf.start = 0; else HFM_hf.bitHFM_hf.start = 1; -HFM_hf.start; c = p; p = HFM_treec.parent; for(j=HFM_hf.start

14、+1,k=0;jlen;j+,k+) HFM_codei.bitk = HFM_hf.bitj; HFM_codei.length = len-HFM_hf.start-1; HFM_codei.start = HFM_hf.start+1; for(i=0;ileaves;i+) HFM_codei.hfch = HFM_numi.hfstr; printf( character:%c start:%d length:%d Code:,HFM_codei.hfch,HFM_codei.start,HFM_codei.length); for(j=0;jHFM_codei.length;j+)

15、 printf(%d,HFM_codei.bitj); fprintf(HFM_f,%d,HFM_codei.bitj); printf(n); printf(n); fclose(HFM_f);/-译码-/void Decoding() char amaxsize; char HFM_dcmaxsize; int i,j,k,p; FILE* HFM_f = fopen(Textfile.txt,w); FILE* hf = fopen(CodeFile.txt,r); if(HFM_f=NULL) printf(open file error!n); fscanf(hf,%s,a); j=

16、0;p=0; for(i=0;ileaves;i+) k = 2*leaves-2; while(HFM_treek.lchild!=-1 & HFM_treek.rchild!=-1) if(aj=0) k = HFM_treek.lchild; if(aj=1) k = HFM_treek.rchild; j+; HFM_dcp = HFM_codek.hfch; p+; printf( ); for(i=0;ip;i+) if(HFM_dci = #) HFM_dci = ; printf(%c,HFM_dci); fprintf(HFM_f,%c,HFM_dci); printf(n)

17、; fclose(HFM_f); fclose(hf);/-打印代码文件-/void Print_file() FILE* hf = fopen(CodeFile.txt,r); FILE* hc = fopen(CodePrint.txt,w); char strmaxsize; int s,i; fscanf(hf,%s,str); s = strlen(str); printf( ); for(i=0;is;i+) printf(%c,stri); fprintf(hc,%c,stri); if(i+1)%50=0) printf(n); fprintf(hc,n); fclose(hf

18、); fclose(hc); printf(n);/-打印哈夫曼树-/int fprowsizerowsize;int f=5;void search(int k,int j,int p) int c; int d; int b; if(HFM_treek.lchild!=-1) c=HFM_treek.lchild; d=j+1; b=p-2; if(fpdb) b=b+1; fpdb=HFM_treec.weight; search(c,d,b); if(HFM_treek.rchild!=-1) c=HFM_treek.rchild; d=j+1; b=p+2; if(fpdb) b=b

19、-1; fpdb=HFM_treec.weight; search(c,d,b); void Print_tree() int i,j,k,s,p,c; FILE* HFM_f; HFM_f = fopen(TreePrint.txt,w); if(HFM_f = NULL) printf(file open error!n); memset(fp,0,sizeof(fp); fp010 = HFM_treeleaves*2-2.weight; search(leaves*2-2,0,10); p =(int)log(leaves*2-1)/log(2)+1; for(i=0;ip+2;i+)

20、 for(j=0;jrowsize;j+) if(fpij=0) printf( ); fprintf(HFM_f, ); else printf(%3d,fpij); fprintf(HFM_f,%3d,fpij); printf(nn); fprintf(HFM_f,nn); fclose(HFM_f);/-输入字符串-/void inputcode() printf(please input your character stringn); char hfman_strmaxsize; int i,j,k,s; FILE* fp = fopen(CodeFile.txt,w); if(f

21、p = NULL) printf(open file error!n); getchar(); gets(hfman_str); k=strlen(hfman_str); for(i=0;ik;i+) if(hfman_stri = ) for(j=0;jHFM_code0.length;j+) printf(%d,HFM_code0.bitj); fprintf(fp,%d,HFM_code0.bitj); else s=hfman_stri-A+1; for(j=0;jHFM_codes.length;j+) printf(%d,HFM_codes.bitj); fprintf(fp,%d

22、,HFM_codes.bitj); printf(n); fclose(fp);/-将字符译码-/void reoutstr() Decoding();/-主界面-/void menu() printf(*班级：10电信实验班 学号：Q10600132 姓名：王彬彬*nn); printf( *哈夫曼编码和译码*nn); printf( *n); printf( *1:初始化- I*n); printf( *2:编码- E*n); printf( *3:译码- D*n); printf( *4:打印代码文件- P*n); printf( *5:打印哈夫曼树- T*n); printf( *6:

23、输入字符串并编码- C*n); printf( *8:输入译码- Y*n); printf( *nn);/-主函数-/int main() char choice; menu(); while(choice!=Q) printf( please input your choice here: ); scanf( %c,&choice); switch(choice) case I: case i: Initialization(); /初始化 break; case E: case e: Encoding(); /编码 break; case C: case c: inputcode(); /

24、输入字符串 break; case Y: case y: reoutstr(); break; case D: case d: Decoding(); /译码 break; case P: case p: Print_file(); /打印代码文件 break; case T: case t: Print_tree(); /打印哈夫曼树 break; case Q: case q: printf(n *); printf(n * 程序终止! *);/停止 printf(n *nn); break; default: printf(input errorn); system(pause); return 0;成绩评定表平时成绩答辩成绩最终成绩