题目编写一个哈夫曼译码器模拟程序.docx

1、题目编写一个哈夫曼译码器模拟程序题目：编写一个哈夫曼/译码器模拟程序班级：031016 姓名：王君学号：03101612 完成日期：2005-10-10需求分析1. 利用哈夫曼编码进行通信可以大大提高信道利用率，缩短信息传输时间，降低传输成本，本程序要求将一些代码用哈夫曼编码进行编码。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔。 2. 首先要对输入的字符和响应的统计使用频率进行编码，将编好的代码放入响应的文件当中，当绎码时，读出要译的原码利用已编好的哈夫曼进行绎码。聞創沟燴鐺險爱氇谴净祸測。3. 测试数据（1）利用教科书例6-2的数据调试程序。 （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

2、下报文的编码和译码：“THIS PROGRAM IS MY FAVORITE”残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟婭骒。字符 A B C D E F G H I J K L M频度183 64 13 22 32 103 21 15 47 57 1 5 32 20字符N O P Q R S T U V W X Y Z频度57 63 15 1 48 51 80 23 8 18 1 16 1二概要设计 1.堆栈的抽象数据类型定义为：ADT BinaryTree 数据对象D：D是具有特性的数据元素的集合。 数据关系R: 若D=,则R也是空，称BinaryTree为空二叉树； 若D不等空，则R=H,H是如下二元关系；在

3、D中存在唯一的称为根的数据元素root，它在关系H 下无前驱；若D-root不等于空，则存在D-root=D1,D2,且D!D2=空；若 D1不为空，则D1 中存在唯一的元素x1,H,且存在Dr上的关系 HrH;H=,H1,Hr;酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧荭。(D1,H1) 是一棵符合定义的二叉树，称为根的左子树，Dr,Hr是一棵符合本定义的二叉树，称为根的右子树。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒尔。数据操作： InitBiTree(&T); 操作结果：构造空的二叉树。 DestroyBiTree(&T) 初始条件：二叉树T 存在。 操作结果：销毁二叉树T. CreatebiTree(&T,definiti

4、on); 初始条件：definition给出二叉树T的定义。 操作结果：按definition构造二叉树T。 ClearBiTree(&T) 初始条件：二叉树T存在。 操作结果：将二叉树T清为空树。 BiTreeEmpty(T); 初始条件：二叉树T存在。 操作结果：返回T 深度。 Root(T); 初始条件：二叉树T存在。 操作荚果：返回T的根。 Value(T,e); 初始条件：二叉树T存在，e是t中某个结点。 操作结果：返回e的值。 Assign(T,&e,value) 初始条件：二叉树T存在，e是t中某个结点。 操作结果：结点e赋值为valuel。ADT BinaryTree本程序包含

5、三个模块：主程序模块； void main() 初始二叉树； do接受命令；处理命令； while(“命令”=”推出”) 编码模块。译码模块。主程序模块编码模块译码模块详细设计#include#include#include#include#include #includeusing namespace std;int s1=0,s2=0;/s1s2/typedef struct int weight; int parent,lchild,rchild;HTNode,*HuffmanTree;typedef char *HuffmanCode;/void creat(int *w,char *

6、c) char ch; int n,i; ifstream fin(hfmTree.txt); for(i=1;in; wi=n;ci=ch; coutendl; for(i=1;i=27;i+) cout:ci :setw(4)wi ;謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔點鉍。 if(i%4=0) coutendl; coutendl; cout,endl;/-select-/厦礴恳蹒骈時盡继價骚卺癩。void Select(HTNode *HT,int n) int i; HTNode *p; p=HT; for(i=1;iparent=0) s1=i; break; for(i=1;iparent=0)

7、 s2=i; break; for(i=1;iweightweight & (p+i-1)-parent=0)茕桢广鳓鯡选块网羈泪镀齐。 if(i=s2) s2=s1; s1=i; else s1=i; for(i=1;iweightweight & (p+i-1)-parent=0)鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴縈诘。 s2=i;/-/籟丛妈羥为贍偾蛏练淨槠挞。/-/預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴買闥。void Encoding(HuffmanCode HC,char *d,int n) char ch; int i; ifstream fin(ToBeTran.txt); /渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦鋇絨。 ofs

8、tream fout(CodePrin.txt); /铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡缝勵。 ch=fin.get(); / while(ch!=EOF) for(i=1;i=n;i+) if(di=ch) break; foutHCi; ch=fin.get(); fin.close(); fout.close();/-/擁締凤袜备訊顎轮烂蔷報赢。void Decoding(HuffmanCode HC,char *w,int k) ifstream fin(CodePrin.txt); /贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷鯛汉。 ofstream fout(TextFile.txt); /坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚跻馱。

9、 char str20; char c200,ch; int i=0,j=1,n,m,t; ch=fin.get(); while(ch!=EOF) / c+i=ch; ch=fin.get(); while(ji) / for(n=1;n=k;n+) t=strlen(HCn); for(m=1;m=t;m+) strm-1=cm+j-1; strm-1=0; if(strcmp(str,HCn)=0) foutwn; break; j+=strlen(HCn); fin.close(); / fout.close();/Decoding/-/蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘籜葦。/-/買鲷鴯譖昙膚遙闫

10、撷凄届嬌。void print() ifstream fin(CodePrin.txt); / ifstream fi(ToBeTran.txt); char ch; int i=0; coutendl; ch=fi.get(); while(ch!=EOF) coutch; ch=fi.get(); coutendlendlendl; coutendl; ch=fin.get(); while(ch!=EOF) coutch; +i; if(i%50=0) coutendl; ch=fin.get(); fin.close(); coutendlendl;/-/ 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴飙钪。/

11、*/驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦諑琼。/*/猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑献鵬。void HuffmanCoding(HTNode *HT, HuffmanCode &HC, int *w,int n,char *d)锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔嗚訝。 ifstream fin(ToBeTran.txt); int m,i,start,f; int c; float sum=0; char *cd; HTNode *p; if(n=1)return; /n1 m=2*n-1; /m HT=(HTNode *)malloc(m+1)*sizeof(HTNode); for(p=HT,i=1;iweight=wi; (p+

12、i-1)-parent=0; (p+i-1)-lchild=0; (p+i-1)-rchild=0; for(;iweight=0; (p+i-1)-parent=0; (p+i-1)-lchild=0; (p+i-1)-rchild=0; / for(i=n+1;iparent=i;(p+s2-1)-parent=i; (p+i-1)-lchild=s1;(p+i-1)-rchild=s2; (p+i-1)-weight=(p+s1-1)-weight+(p+s2-1)-weight; / HC=(HuffmanCode)malloc(n+1)*sizeof(char *); cd=(cha

13、r *)malloc(n*sizeof(char); cdn-1=0; for(i=1;iparent;f!=0;c=f,f=(p+f-1)-parent)輒峄陽檉簖疖網儂號泶蛴镧。 if(p+f-1)-lchild=c) cd-start=0; else cd-start=1; HCi=(char*)malloc(n-start)*sizeof(char); strcpy(HCi,&cdstart); / coutsetw(4)di; coutsetw(13)HCi;sum+=strlen(HCi); cout ; if(i%2=0) coutendl; / fin.close(); cou

14、tendl; free(cd); /cd /*/ 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅瀝纰。/-/识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒侬减。void main() int w28; char c28; char ch; HTNode *HT=0; / HuffmanCode HC=0; /coutnum; / for(i=1;i=num;i+) cout iwi; coutendl;*/ cout*/*endl;凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴铍賄。 cout-endl;恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦聰櫻。 coutI:. E:. D:. P:. endl;鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫摇饬。 cout-endl;硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹鸶胶。 coutQen

15、dl; cout; ch=cin.get(); while(ch!=Q) switch(ch) case I:creat(w,c);cout;break; case E:coutendlendl;HuffmanCoding(HT,HC ,w,27,c);Encoding(HC,c,27);cout;break;阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖輛埙。 case D:Decoding(HC,c,27);coutendlendl!endlendl;cout;break;氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩纷釓。 case P:print();cout;break; default :break; / ch=cin.get();

16、 coutendl; coutendl*!*endl;釷鹆資贏車贖孙滅獅赘慶獷。/函数的调用关系图反映了演示程序的层次结构：main()HuffmanCoding();Encoding();Decoding(HC,c,27);print();调试分析本程序最主要的是如何创建哈夫曼树进行编码和译码，在创建哈夫曼树时对数据进行了分析，首先根据字符的频度进行创建哈夫曼树，将编好的编码放入到固定的文件当中，再读取需要编译的字符串进行编码放入到文件当中，然后对编码进行译码，译码主要是根据已经创建好的哈夫曼对其译码。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉馴鸨。在数据处理时遇到一些程序调试上的困难，最大的困难在译码的函数中如

17、何对一串字符进行逐个的译码，经过仔细的分析数据，终于找到了合适的算法对它进行译码。谚辞調担鈧谄动禪泻類谨觋。调试中出现很多小的错误，比如函数调用的数据比匹配，定义错误，还有输出格式的控制等，这些错误后来都经过仔细的调试编译都调试通过了。数据输出基本上都正确。嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩癱恳。在本程序中，输入输出相对来说比较简单，在创建哈夫曼树上花费了不少时间，但相对来说还是难度教小，最主要的是理解哈夫曼树的本质原理。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库圆鍰。本程序的时间和空间复杂度分析：数据的读入首先放到两个数组当中，然后最每个数据进行判断，由于哈夫曼编码效率很高，所以时间复杂度上相对较好。在空间上，数据存放在两个数

18、组当中需先申请相应的空间，会有空间浪费，但相对来说是比较少的。鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞阕簣。本实习作业采用数据抽象的程序设计方法，将程序分为三个层次结构：编码结构，译码模块，主程序模块，使得设计时思路清晰，实现时调试顺利，各模块具有较好的可重用性，确实得到了一次良好的程序设计训练。纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛覲僨。用户手册本程序的运行环境为DOS操作系统，执行文件为：哈夫曼_ 译码器.exe。进入演示程序后显示的文本方式的用户截面：测试结果输入数据：字符 A B C D E F G H I J K L M频度183 64 13 22 32 103 21 15 47 57 1 5 32 20字符N O P Q R S T U V W X Y Z频度57 63 15 1 48 51 80 23 8 18 1 16 1输出如下：结果正确符合要求！