软件开发环境试验精编.docx

1、软件开发环境试验精编电 子 科 技 大 学实 验 报 告学生姓名：郭小明 学 号：2011060100010 一、实验室名称： 主楼A2-412 二、实验项目名称：软件开发环境试验-Huffman编码实验3、实验原理：2.1 分割函数的三项原则分割函数的三项原则包括：与其写注释，不如写函数；重复就是罪恶；函数不要超过50行至70行。关于分割函数三原则的具体含义，请见教材和课堂教学PPT关于电话本的内容。这里不再赘述。2.2 Huffman编码的基本原理 本实验要求使用Huffman编码算法，实现对文件的压缩和解压。因此，我们首先介绍huffman的编码算法。 Huffman编码是一种可变长编码

2、方式，是由美国数学家David Huffman创立的，是二叉树的一种特殊转化形式。编码的基本原理是：将使用次数多的代码转换成长度较短的编码，而使用次数少的代码则可以使用较长的编码，并且保持编码的唯一可解性。指导书试验原理部分较多，在这里就不做粘贴复制了。四、实验目的：本实验总体目的是，通过使用huffman编码算法从而实现文件的压缩和解压，以达到使学生掌握并灵活运用分割函数的三项原则。5、实验内容：本实验要求实现一个exe程序。这个程序按照huffman编码方式，同时包含了压缩功能和解压功能。用户通过以下命令进行压缩：C:test.exe c uncompress_filename compr

3、ess_filename上述命令中，test.exe是程序名，-c表示要进行压缩。uncompress_filename是要压缩的文件名，可以包含路径信息，而compress_filename是压缩之后的文件名，同样可以包含路径信息。用户可以通过如下命令进行解压：C:test.exe u compress_filename uncompress_filename上述命令中，-u表示要执行解压命令。compress_filename是要解压的文件名，可以包含路径信息；uncompress_filename就是解压后所得到的文件，同样可以包含路径信息。提示：在实现test.exe程序时，需要考虑如

4、何存储huffman树或者编码表或者词频表等等。本实验要求实现两个版本的test.exe程序，一是C语言版本的，二是C+版本的。对这两个版本的要求如下： 对于每一个版本的程序，需要在实验报告中给出函数调用关系图、流程处理关系图以及它们的文字说明等内容； 对于每一个版本的程序，都需要在实验报告中给出源代码。为了便于查重，代码中注释的比例要占到总行数的20%； C+版本的程序，需要给出类关系图。实验报告的评分标准，包括以下几个方面： 实验报告是否规范 实验报告内容是否详实 实验报告中是否包含了函数调用图、流程图、类图以及它们的文字说明 实验报告中的代码注释是否达到要求 程序是否正确无误 程序是否严

5、格按照分函数的原则编写 C+版本的程序类关系的耦合度如何 程序实现是否考虑了大文件情况六、实验器材（设备、元器件）：PC机，vs 2008软件平台。七、实验数据及结果分析： 代码见附件。huffmanForC 文件中函数列表如下： /统计词频时用于查找是否已经记录过,记录过的话返回下标，没有则返回0 int isInNode(int value) /获取文件词频，记录在Node huffmanNode260的节点数组当中 void calWeight(char *file) /*得到待压缩文件的总字节数，权值为几就代表着有多少个字节*/ int getSumBytes() /获取压缩后文件的总

6、bit数 int getSumBits() /建立huffman树 根据huffman树的特性,具有n个节点的huffman树的具有2n-1个节点 /n值由全局变量count值来确定，该函数主要用来初始化Huffman树的所有节点信息 void createHufmanTree(Node * huffmanTree) /*字符编码，从构建好的Huffman树当中读取每个叶子节点的huffman编码， 并将叶子节点的信息放入到code中*/ HCode * getHuffmanCode(Node * huffmanTree,HCode *HC,int code) /* 将编码表写入默认文件当中,

7、并在结尾存入叶子节点数（count）与压缩后文件的总bit数 1111000 27 . . #sum_bit#count# */ void freToFile(int code,HCode *HC)/由于词频表是按照字符串方式存储的叶子节点信息,读取出来的字符串需要转换成int值再使用 int powmy(int a,int b) /*从编码表文件读取相应信息以用来解压文件，读取信息包括编码和叶子信息*/ HCode* freFromFile(int code,HCode *HC) /*压缩文件*/ void compress_file(char* file1,char*file2) /*用于

8、在解压的时候将读取到的ASCII码转换为二进制数*/ int swap(int data) /*进行文件的解压*/ void uncompress_file(char* file1,char* file2) /主函数 int main(int argc, char *argv)函数关系调用图: 向下箭头为顺序依次调用 ，斜线为函数内调用 输入-c argv2 argv3 获取argv2文件中的词频信息根据词频信息建立Huffan树 获取Huffman编码 将argv2文件使用编码压缩成argv3将编码信息写入编码表文件，以备解压使用 输入 -u argv2 argv3 从词频表当中读取编码信息

9、将argv2文件解压为argv3文件代码见附件。上面操作实现了将file.txt 压缩成out.txt (同时生成了默认词频表文件dic.txt),然后实现了解压缩功能。 实验文件列表：file.txt 为源文件，out.txt 为压缩文件，out1.txt 为解压出来的文件下面是dic.txt的部分信息，存放的依次是Huffman编码，对应的ASCII码压缩后产生的文件，确实是乱码解压后的文件，与压缩前的文件，大小内容完全一致。C+Controll类class Controll /:public HuffmanTreepublic: void compress_file(const char

10、 *,const char *,const char *); void uncompress_file(const char *,const char *,const char *); void freFromFile(const char *,char *,char *,int *); int powmy(int,int);HuffmanNode类class HuffmanNode public: char info; /结点信息 double weight; /结点权值 int parent, lchild, rchild; /父亲结点，左右孩子结点 HuffmanNode() paren

11、t=lchild=rchild=-1; HuffmanNode(const char &data, const double &wt, const int &pa=-1, const int &lch=-1, const int &rch=-1) info=data; weight=wt; parent=pa; lchild=lch; rchild=rch; ; /class HuffmanNode endCode类/*现在我把它调出来为的就是在controlll类当中使用这个类*/class Code public: Code():length(10) ptr=new charlength;

12、 Code() delete ptr; char *ptr; const int length;HuffmanTree类class HuffmanTree public: HuffmanTree(const int &s=100) maxSize=(s100?s:100); arrayTree=new HuffmanNodemaxSize; currentSize=0; codeArray=0; HuffmanTree() delete arrayTree; if (codeArray!=0) delete codeArray; void run(const char*, const char

13、*); int getSumBytes();/定义待压缩文件的总bytes数 int currentSize; /当前数组大小 HuffmanNode *arrayTree; /哈夫曼结点数组 Code *codeArray; /数组大小为currentSize int sum_bits;/定义压缩后文件的总bit数private: int maxSize; /数组最大值 /int sum_bytes; void insert(const char&, const double&); /插入结点 void createHuffmanTree(); /创建哈夫曼树 void createHuff

14、manCode(); /创建哈夫曼编码 void writeCodeToFile(const char *);/将Huffman编码写入到词频表文件当中 int findPosition(const char &) const; /返回字符在arrayTree中的位置 int isEqual(const char *s) const; /判断s是否存在于编码系统中，若存在则返回s在编码系统中的位置，否则返回-1 void reverse(char arr); /class HuffmanTree end类关系图C+版本的实验过程总体类似C语言的实验过程，截图类似上面。两程序 总体程序设计思想：

15、 压缩文件命令：(1)首先读取待压缩文件，建立词频信息的存储。(2)然后根据存储的词频信息，建立Huffman树。(3)然后根据建立后的Huffman树，生成编码表信息。(4)根据编码表信息再次逐字节的的读取带压缩文件并且压缩文件。(5)最后将编码表信息和相关文件信息写进存储文件，以备解压使用。解压命令(1)从编码表存储文件当中读出编码信息。(2)根据相关编码信息对压缩文件进行解码，生成解压缩文件。两份源代码打包一并交到了系统里面，以备老师查看！ 电 子 科 技 大 学 实 验 报 告学生姓名：郭小明 学 号：2011060100010 一、实验室名称： 主楼A2-412 二、实验项目名称：软

16、件开发环境实验二：流程控制语句反汇编三、实验原理：VS 2008 的反汇编调试和反汇编代码规律。四、实验目的： 本实验总体目的是，通过使用Visual Studio 2008查看if、if/else、do/while/for等类型语句的反汇编代码，以达到掌握流程控制语句识别的目的。五、实验器材（设备、元器件）： PC机，VS2008 反汇编编码调试软件六、实验步骤：2.2 if语句的反汇编在实验报告中需要给出代码清单2的解释。代码清单2int _tmain(int argc, _TCHAR* argv) int i = 3; if(i3) i = 4; return 0;反汇编代码 int i

17、 = 3;00DD138E mov dword ptr ebp-8,3 if(i3)00DD1395 cmp dword ptr ebp-8,3 00DD1399 jle 00DD13A2 i = 4;00DD139B mov dword ptr ebp-8,4 return 0;00DD13A2 xor eax,eax 反汇编代码清单2,下面进行解释：int i = 3;00DD138E mov dword ptr ebp-8,3 由课上讲述的结论：在使用了EBP寻址的函数中，ebp-偏移量就是局部变量的地址。我们在程序当中定义了一个局部变量int i = 3。int _tmain(int

18、argc, _TCHAR* argv) 00DD1370 push ebp 00DD1371 mov ebp,esp 以上是该程序入口处的反汇编代码，看得出来程序首先将ebp压栈，然后将现在的栈顶指针esp赋值给ebp（由于栈是由高到低的顺序生长的，所以此时ebp-n就可以表示ebp后面n字节的地址了），然后我们再定义int i = 3；刚好压栈后存储在ebp的后面，并且由于VS2008为了防止溢出攻击，在ebp后面空出了4个字节，然后再分配四个字节存放i变量，于是i变量的地址就变成了ebp - 8，并且int类型变量是4个字节，所以就在ebp - 8加上dword ptr 用来指明数据的字节

19、数00DD1395 cmp dword ptr ebp-8,3 同上dword ptr ebp-8是指明数据字节数，获取i数据值，cmp是将i值与3进行比较，其实就是执行i - 3，然后在标志寄存器（PSW-Program Status Word）的各位反应比较的结果。00DD1399 jle 00DD13A2 jle（jle，jump if light or equal）的含义是第一个操作数小于或等于第二个操作数时跳转(当然此时就是通过标志寄存器（PSW-Program Status Word）中的数值来判断)。然后我们观察跳转地址 00DD13A2 其实就是 00DD13A2 xor ea

20、x,eax 最后一句return 0 的代码。i = 4;00DD139B mov dword ptr ebp-8,4 这是if条件语句里面的代码，将i值赋值为4，同理，dword ptr ebp-8 是通过ebp -8 找寻到i的地址单元，然后dword ptr 说明字节数，mov指令将4赋给这个地址（就是i的存放地址）；return 0;00DD13A2 xor eax,eax 程序返回 0 eax清零代 码 清 单 3int _tmain(int argc, _TCHAR* argv) int i = 3; if(i3) i = 4; return 0;下面是代码清单3的反汇编代码和解释

21、。 int i = 3;0122138E mov dword ptr ebp-8,3 if(i3)01221395 cmp dword ptr ebp-8,3 01221399 jge 012213A2 i = 4;0122139B mov dword ptr ebp-8,4 return 0;012213A2 xor eax,eax *int i = 3;0122138E mov dword ptr ebp-8,3 定义一个int型的变量i，赋值为3，ebp-8 ebp - 8 是i变量地址， ebp-8 是i变量， dword ptr 是指明该地址数据由4字节构成，然后通过mov指令将3赋

22、值给i。 if(i3)01221395 cmp dword ptr ebp-8,3 dword ptr ebp-8是指明数据字节数，获取i数据值（ebp-8 是i变量的地址，ebp-8 是i变量），cmp是将i值与3进行比较，其实就是执行i - 3，然后在标志寄存器（PSW-Program Status Word）的各位反应比较的结果。01221399 jge 012213A2 通过与代码清单2的比较我们可以得出，jge（jge，jump if greater or equal ）是当第一个操作数大于或者等于第二个操作数的时候进行跳转。且跳转地址就是return 0代码的地址。 i = 4;0

23、122139B mov dword ptr ebp-8,4 这是if条件语句里面的代码，将i值赋值为4，同理，dword ptr ebp-8 是通过ebp -8 找寻到i的地址单元，然后dword ptr 说明字节数，mov指令将4赋给这个地址（就是i的存放地址）；012213A2 xor eax,eax 程序返回 0 eax清零代码清单4int _tmain(int argc, _TCHAR* argv) int i = 3; if(i=3) i = 4; return 0;下面是代码清单4的反汇编代码及解释 int i = 3;002B138E mov dword ptr ebp-8,3

24、if(i = 3)002B1395 cmp dword ptr ebp-8,3 002B1399 jne 002B13A2 i = 4;002B139B mov dword ptr ebp-8,4 return 0;002B13A2 xor eax,eax *int i = 3;002B138E mov dword ptr ebp-8,3 定义一个int型的变量i，赋值为3，ebp-8 ebp - 8 是i变量地址， ebp-8 是i变量， dword ptr 是指明该地址数据由4字节构成，然后通过mov指令将3赋值给i。 if(i = 3)002B1395 cmp dword ptr ebp

25、-8,3 dword ptr ebp-8是指明数据字节数，获取i数据值（ebp-8 是i变量的地址，ebp-8 是i变量），cmp是将i值与3进行比较，其实就是执行i - 3，然后在标志寄存器（PSW-Program Status Word）的各位反应比较的结果。002B1399 jne 002B13A2 通过与代码清单2的比较我们可以得出，jne（jne，jump if not equal ）是当第一个操作数不等于第二个操作数的时候进行跳转。且跳转地址就是return 0代码的地址。 i = 4;002B139B mov dword ptr ebp-8,4 这是if条件语句里面的代码，将i值

26、赋值为4，同理，dword ptr ebp-8 是通过ebp -8 找寻到i的地址单元，然后dword ptr 说明字节数，mov指令将4赋给这个地址（就是i的存放地址）；002B13A2 xor eax,eax 程序返回 0 eax清零 实验有要求：另外，还可以自行实验=时的情况。在实验报告中，给出这些情况的反汇编代码及解释。最后，在实验报告中，总结出条件判断语句的反汇编代码规则。下面是在=情况下的反汇编代码： int i = 3;00CF138E mov dword ptr ebp-8,3 /if(i = 3) if(i=3)00CF1395 cmp dword ptr ebp-8,3 0

27、0CF1399 jl 00CF13A2 i = 4;00CF139B mov dword ptr ebp-8,4 return 0;00CF13A2 xor eax,eax *下面只是解释这句不同的代码：00CF1399 jl 00CF13A2 通过与代码清单2的比较我们可以得出，jl（jne，jump if less ）是当第一个操作数小于第二个操作数的时候进行跳转。且跳转地址就是return 0代码的地址。 下面是=3) if(i=3)008C1395 cmp dword ptr ebp-8,3 008C1399 jg 008C13A2 i = 4;008C139B mov dword p

28、tr ebp-8,4 return 0;008C13A2 xor eax,eax *008C1399 jg 008C13A2 通过与代码清单2的比较我们可以得出，jg（jne，jump if greater ）是当第一个操作数大于第二个操作数的时候进行跳转。且跳转地址就是return 0代码的地址。条件判断语句的反汇编代码规则:由两条汇编指令构成：cmp 操作数1 操作数2 和jXX 地址cmp用于条件判断比较Jxx 用于在不符合判断的情况下跳转到后面的代码处 jg（jne，jump if greater ）jl（jne，jump if less ）jne（jne，jump if not equal ）jge（jge，jump if greater or equal ）jle（jle，jump if light or equal）2.3 if/else语句的反汇编代码清单5int _tmain(int argc, _TCHAR* argv) int i = 3; if(i3) i = 4; el