数据结构课程设计 哈夫曼编译码3.docx

1、数据结构课程设计 哈夫曼编译码3数据结构课程设计专业 ：计算机科学与技术姓名 ： 陈振辉 学号 ：12224506 班级 ： 5班 课程设计 三哈夫曼编译码简要：利用赫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。这要求在发送端通过一个编码系统对待传输数据预先编码，在接收端将传来的数据进行译码（复原）。对于双工信道（即可以双向传输信息的信道），每端都需要一个完整的编/译码系统。试为这样的信息收发站编写一个赫夫曼码的编/译码系统。2. 基本要求一个完整的系统应具有以下功能：(1) I：初始化（Initialization）。从终端读入字符集大小n，以及n个字符和n个权值

2、，建立赫夫曼树，并将它存于文件hfmTree中。(2) E：编码（Encoding）。利用已建好的赫夫曼树（如不在内存，则从文件hfmTree中读入），对文件ToBeTran中的正文进行编码，然后将结果存入文件CodeFile中。(3) D：译码（Decoding）。利用已建好的赫夫曼树将文件CodeFile中的代码进行译码，结果存入文件Textfile中。以下为选做：(4) P：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CodePrin中。(5) T：印赫夫曼树（Tree printing）。将已在内存中的赫夫曼

3、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赫夫曼树写入文件TreePrint 中。3. 测试要求(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，试设计赫夫曼编码。(2) 用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立赫夫曼树，并实现以下报文的编码和译码：“THIS PROGRAME IS MY FAVORITE”。字符ABCDEFGHIJKLM频度1866413223210321154757153220字符NOPQRSTUVWXYZ频度57631514851802381811614. 实现提

4、示(1) 编码结果以文本方式存储在文件Codefile中。(2) 用户界面可以设计为“菜单”方式：显示上述功能符号，再加上“Q”，表示退出运行Quit。请用户键入一个选择功能符。此功能执行完毕后再显示此菜单，直至某次用户选择了“Q”为止。(3) 在程序的一次执行过程中，第一次执行I，D或C命令之后，赫夫曼树已经在内存了，不必再读入。每次执行中不一定执行I命令，因为文件hfmTree可能早已建好1.哈夫曼树节点的数据类型定义为：typedef struct /赫夫曼树的结构体 char ch; int weight; /权值 int parent,lchild,rchild;htnode,*hf

5、mtree;2）所实现的功能函数如下1初始化（Initialization）。编码（Encoding）译码（Decoding）、void hfmcoding(hfmtree &HT,hfmcode &HC,int n)初始化哈夫曼树，处理InputHuffman(Huffman Hfm)函数得到的数据，按照哈夫曼规则建立2叉树。此函数块调用了Select（）函数。void Select(hfmtree &HT,int a,int *p1,int *p2) /Select函数，选出HT树到a为止，权值最小且parent为0的2个节点其代码如下：#include#include#include#i

6、nclude#includetypedef struct /赫夫曼树的结构体 char ch; int weight; /权值 int parent,lchild,rchild;htnode,*hfmtree;typedef char *hfmcode;void Select(hfmtree &HT,int a,int *p1,int *p2) /Select函数，选出HT树到a为止，权值最小且parent为0的2个节点 int i,j,x,y; /x是记录权值最小的节点的下标，y是记录第二个最小权值节点的下标 for(j=1;j=a;+j) if(HTj.parent=0) x=j; bre

7、ak; for(i=j+1;i=a;+i) if(HTi.weight HTx.weight & HTi.parent=0) /两两比较选出权值最小的节点 x=i; for(j=1;j=a;+j) if(HTj.parent=0&x!=j) y=j; break; for(i=j+1;i=a;+i) if(HTi.weighty) /让p1指向下标最小的节点地址 *p1=y; *p2=x; else *p1=x; *p2=y; void hfmcoding(hfmtree &HT,hfmcode &HC,int n) /构建赫夫曼树HT，并求出n个字符的赫夫曼编码HC int i,start,

8、c,f,m,w; int p1,p2; char *cd,z; if(n=1) cout输入有错endl; return; m=2*n-1; HT=(hfmtree)malloc(m+1)*sizeof(htnode); /分配2n+1个空间存储树节点 for(i=1;i=n;+i) /初始化n个叶子结点 printf(请输入第%d字符和权值:,i); scanf(%c%d,&z,&w); while(getchar()!=n) continue; HTi.ch=z; HTi.weight=w; HTi.parent=0; HTi.lchild=0; HTi.rchild=0; for(;i=

9、m;+i) /初始化其余的结点 HTi.ch=0; HTi.weight=0; HTi.parent=0; HTi.lchild=0; HTi.rchild=0; for(i=n+1;i=m;+i) /建立赫夫曼树 Select(HT,i-1,&p1,&p2); HTp1.parent=i;HTp2.parent=i; /让最小p1,p2的双亲相同都为i HTi.lchild=p1;HTi.rchild=p2; /让p1,p2分别为i的左右孩子 HTi.weight=HTp1.weight+HTp2.weight; /把i的权值编为最小二权值相加 HC=(hfmcode)malloc(n+1)

10、*sizeof(char *); /分配n+1个空间存储编码 cd=(char *)malloc(n*sizeof(char); /分配n个空间分别存储左右孩子的0与1 cdn-1=0; for(i=1;i=n;+i) /给n个字符编码 start=n-1; for(c=i,f=HTi.parent;f!=0;c=f,f=HTf.parent) /不是根节点左右分支分别赋值0,1 if(HTf.lchild=c) cd-start=0; else cd-start=1; HCi=(char*)malloc(n-start)*sizeof(char); strcpy(HCi,&cdstart);

11、 /把数组cd中的内容0,1赋值给HC，HC为编码 free(cd);void Initiation(hfmtree &HT,hfmcode &HC,int &n) ofstream output_file; coutn; hfmcoding(HT,HC,n); coutendl初始化完成，分别为endl; for(int i=1;i=n;+i) coutHTi.ch:HCiendl;/字符与编码 output_file.open(hfmTree.txt); /新建一个文件 if(!output_file) coutcant oen file!endl; for(i=1;i=n;i+) out

12、put_file(HTi.chHCi); /把编码与字符存储进文件 output_file.close(); coutendl;/ cout哈夫曼树建完且放入hfmTree.txt文件中!endl;void Encoding(hfmtree &HT,hfmcode &HC,int n) char code100,str100; ofstream output_file; ifstream input_file; printf(请输入字符：); gets(str); output_file.open(ToBeTran.txt); if(!output_file) coutcant oen fil

13、e!endl; output_filestrendl; /把文件存储进文件 output_file.close(); output_file.open(CodeFile.txt); if(!output_file) coutcant oen file!endl; for(int i=0;istrlen(str);i+) for(int j=0;j=n;+j) if(HTj.ch=stri) /判断输入的字符是否与编码的字符相同 output_fileHCj; /假如相同，这把该字符编码存进文件 break; output_file.close(); coutn; cout编码完毕，并且已经存入

14、CodeFile.txt文件！n; input_file.open(CodeFile.txt); /从CodeFile.txt中读入编码，输出在终端，打开文件 if(!input_file) coutcant oen file!code;/从CodeFile.txt中读入编码，并存进code数组中 cout 编码码值为： codeendl; /在终端输出，打印在屏幕上 input_file.close(); void Decodeing(hfmtree &HT,hfmcode &HC, char *h ,int n) char hl100; int k; ifstream input_file

15、; /文件输入输出流 ofstream output_file; input_file.open(CodeFile.txt); /打开文件 if(!input_file) coutcant oen file!h; /将文件里面的编码存进数组h input_file.close(); output_file.open(Textfile.txt); if(!output_file) coutcant oen file!endl; k=0; while(hk!=0) /先用编码中的前几个和字符的编码相比较，然后往后移 for(int i=1;i=n;i+) int l=k; for(int j=0;

16、jstrlen(HCi);j+,l+) hlj=hl; /把h中的编码按字符编码分别一个个存进数组h1中 hlj=0; if(strcmp(HCi,hl)=0) /比较HC与h1中编码字符串的大小，假如相等 output_fileHTi.ch; /把该对应的字符存进文件 k=k+strlen(HCi); /移到下一个字符 break; output_file.close(); input_file.open(Textfile.txt); if(!input_file) coutcant oen file!h; couthendl; /打开文件。输出编码 input_file.close();

17、cout译码完成，信息存入Textfile.txt文件中！endl; void main() char h100,choice; int n; hfmtree HT; /里面存储字符与权值 hfmcode HC; /里面存储编码，0与1 coutendl 哈夫曼编码/译码n; coutI.初始化 E.编码 D.译码 Q.停止endl; while(true) /当choice的值不为q且不为Q时循环 coutchoice; switch(choice) case I : Initiation(HT,HC,n); break; case E : Encoding(HT,HC, n); break; case D : Decodeing(HT,HC, h,n); break; case Q : exit(0); default : cout您没有输入正确的步骤，请重新输入！endl; break; coutendlendl; 总结：经过这次课程设计，我重新又再学了一遍，让我更了解哈夫曼树的构建，其中在老师的验收中，老师又给我一些数据，让我重新构建一个权重和最小的哈夫曼树，在这次课程设计中，我学到了很多，懂得虚心请教同学，虚心接受他人意见，这样，使同学间友谊更深，同样，学习问题也解决了，知识也巩固了。