数据结构课程设计报告哈夫曼编码译码器.docx

1、数据结构课程设计报告哈夫曼编码译码器哈弗曼编码译码器专 业 班 级 ：XXXX学 号 ：XXXX姓 名 ：XXXX指 导 教 师 ：XXXX课程设计时间：XXXX计算机专业 数据结构 课程设计任务书学生姓名XXXX专业班级XXXX学号XXXX题 目哈弗曼编码译码器课题性质工程设计课题来源XXXX指导教师XXXX同组姓名XXXX 主要内容 设计一个哈弗曼编码译码器，实现哈夫曼树的建立，树形输出，编码和解码。任务要求1研究哈弗曼树的数据存储方式2实现哈弗曼编码译码器的主要算法3分析算法的运行效率4具有良好的运行界面5算法具有良好的健壮性6按要求撰写课程设计报告和设计总结。参考文献1数据结构（C语言

2、版），严蔚敏、吴伟民，清华大学出版社，1997.审查意见指导教师签字： 教研室主任签字： 年 月 日 1 需求分析 设计一个哈弗曼编码译码器，实现哈夫曼树的建立，树形输出，编码和解码。2 概要设计 3 运行环境（软、硬件环境）1) 硬件：PC机2) 操作系统：Windows 2000/XP/20033) 编译环境：Visual C+6.04 开发工具和编程语言开发工具：VISCALL c+6.0；编程语言：C语言。5 详细设计 #include #include #include typedef struct / 结点的结构 unsigned int weight; / 结点的权值 unsig

3、ned int parent,lchild,rchild; HTNode,*HuffmanTree; / 动态分配数组存储哈夫曼树 typedef char *HuffmanCode; / 动态分配数组存储哈夫曼编码 HuffmanTree HT; HuffmanCode HC; int n=8; const char menu= |1 建立哈夫曼树 |n |2 查看哈夫曼编码 |n |3 树形输出哈夫曼树 |n |4 哈夫曼文件编码 |n |5 哈夫曼文件解码 |n |6 帮助 |n |7 退出系统 |n; const char helpsabout= |主要功能: |n | 利用哈夫曼编码

4、进行通信可以大大提高信道的利用率，缩短信息的传输时间，降低 |n |传输成本。但是，这要求在发送端通过一个编码系统对待传输的数据预先编码，在接收 |n |端将传来的数据进行译码（复原）。对于双工信道，每端都要有一个完整的编/译码系 |n |统。本系统即是为这样的信息收发站写一个哈夫曼码的编/译系统。 |n | |n | |n; void Huffmantree(); void Huffmancode(); void preorder(); void stringcopy(); int min(); void select(); void decode(); void encode(); voi

5、d int_huffmantree(); void print_end(); void print_title(); void print_menu(); void print_helpabout(); void print_huffmancode(); void print_tree();/-先序遍历-void preorder(int root,int depth) int i; for(i=1;i=depth;i+) printf( ); if(depth!=0) printf(); else printf( ); printf(%d,HTroot.weight,depth); if(r

6、oot=n) printf( : %sn,HCroot); / 依次输出哈夫曼编码 else printf(n); if(HTroot.lchild!=0) depth+;preorder(HTroot.lchild,depth); if(HTroot.rchild!=0) preorder(HTroot.rchild,depth);/-字符串拷贝函数-void stringcopy(char *strDest,char *strSrc) char *strDestCopy=strDest; if (!(strDest&strSrc) printf(ERROR!); while (*strDe

7、st+=*strSrc+)!=0); /-返回哈夫曼树t的前i个结点中权值最小的树的根结点序号，函数select()调用- int min(HuffmanTree t,int i) int j,m; unsigned int k=0xffffffff; / k存最小权值，初值取为不小于可能的值 for(j=1;j=i;j+) / 对于前i个结点 if(tj.weights2) / s1的序号大于s2的 / 交换 j=s1; s1=s2; / s1是权值最小的2个中序号较小的 s2=j; / s2是权值最小的2个中序号较小的 /-w存放n个字符的权值(均0)，构造哈夫曼树HT- void Huf

8、fmantree(int *w) int m,i,s1,s2; HuffmanTree p; if(n=1) / 叶子结点数不大于n return ; m=2*n-1; / n个叶子结点的哈夫曼树共有m个结点 HT=(HuffmanTree)malloc(m+1)*sizeof(HTNode); / 0号单元未用 for(p=HT+1,i=1;i=n;+i,+p,+w) / 从1号单元开始到n号单元，给叶子结点赋值 / p的初值指向1号单元 (*p).weight=*w; / 赋权值 (*p).parent=0; / 双亲域为空(是根结点) (*p).lchild=0; / 左右孩子为空(是叶

9、子结点，即单结点树) (*p).rchild=0; for(;i=m;+i,+p) / i从n+1到m (*p).parent=0; / 其余结点的双亲域初值为0 for(i=n+1;i=m;+i) / 建哈夫曼树 / 在HT1i-1中选择parent为0且weight最小的两个结点，其序号分别为s1和s2 select(HT,i-1,s1,s2); HTs1.parent=HTs2.parent=i; / i号单元是s1和s2的双亲 HTi.lchild=s1; / i号单元的左右孩子分别是s1和s2 HTi.rchild=s2; HTi.weight=HTs1.weight+HTs2.we

10、ight; / i号单元的权值是s1和s2的权值之和 /-并求出n个字符的哈夫曼编码HC-void Huffmancode() int start; unsigned int f; int i; unsigned int c; char *cd; HC=(HuffmanCode)malloc(n+1)*sizeof(char*);/ 分配n个字符编码的头指针 cd=(char*)malloc(n*sizeof(char); / 分配求编码的字符数组 cdn-1=0; for(i=1;i=n;i+) / 逐个字符求哈夫曼编码 start=n-1; / 编码结束符位置 for(c=i,f=HTi.

11、parent;f!=0;c=f,f=HTf.parent) / 从叶子到根逆向求编码 if(HTf.lchild=c) / c是其双亲的左孩子 cd-start=0; / 由叶子向根赋值0 else / c是其双亲的右孩子 cd-start=1; / 由叶子向根赋值1 HCi=(char*)malloc(n-start)*sizeof(char); / 为第i个字符编码分配空间 stringcopy(HCi,&cdstart); / 从cd复制编码串到HC矩阵 free(cd); / 释放工作空间/-译码- void encode() FILE *fp1=NULL,*fp2=NULL; cha

12、r input20=input.txt,output20=output.txt; printf(请输入输入文件名(input.txt)：); scanf(%s,input); if (fp1=fopen(input,r)=NULL) printf(无此文件！); getchar(); getchar(); return ; printf(请输入输出文件名(output.txt)：); scanf(%s,output); if(fp2=fopen(output,w)=NULL) printf(不能创建文件！); getchar(); getchar(); return ; int i,k; un

13、signed int *w,p,m=0,j; for(k=0;!feof(fp1);k+) if(fgetc(fp1)= ) m+; printf(哈夫曼编码为:); fp1=fopen(input,r); w=(unsigned int*)malloc(m*sizeof(unsigned int); / 动态生成存放m个权值的空间 for(j=0;j=m-1;j+) fscanf(fp1,%d,w+j); / 依次输入原码 for(p=0;pm;p+) for(i=0;in;i+) if(*(w+p)=HTi+1.weight) fprintf(fp2,%s,HCi+1); printf(%

14、s,HCi+1); fclose(fp1); fclose(fp2); printf(n输出完成.按任意键继续.); getchar(); getchar(); /-解码- void decode() FILE *fp1=NULL,*fp2=NULL; char input20,output20; char *code; code=(char*)malloc(n*sizeof(char); printf(请输入输入文件名(input.txt)：); scanf(%s,input); if (fp1=fopen(input,r)=NULL) printf(无此文件！); getchar(); g

15、etchar(); return ; printf(请输入输出文件名(output.txt)：); scanf(%s,output); if(fp2=fopen(output,w)=NULL) printf(不能创建文件！); getchar(); getchar(); return ; int i,j; printf(哈夫曼译码为:); for(i=0;!feof(fp1);i+) *(code+i)=fgetc(fp1); *(code+i+1)=0; for(j=0;j1)：); scanf(%d,&n); w=(int*)malloc(n*sizeof(int); / 动态生成存放n个

16、权值的空间 printf(请依次输入%d个权值(整型)：n,n); for(i=0;in;i+) scanf(%d,w+i); Huffmantree(w); / 根据w所存的n个权值构造哈夫曼树HT， Huffmancode(); /n个哈夫曼编码存于HC print_end(); printf(哈夫曼编码为：n); for(i=1;i=n;i+) printf(%5d: %sn,*(w+i-1),HCi); print_end(); printf(按任意键返回.); getchar(); getchar(); /-哈夫曼编码菜单-void print_huffmancode() int i

17、; system(cls); print_title(); printf(哈夫曼编码为：n); for(i=1;i请选择17); scanf(%d,&selected); if(selected7) printf(错误的选择！（请输入17）.按任意键继续.); getchar(); getchar(); switch(selected) case 1: int_huffmantree(); break; case 2: print_huffmancode(); break; case 3: print_tree(); break; case 4: encode(); break; case 5

18、: decode(); break; case 6: print_helpabout(); break; case 7: exit(0); break; void print_title() printf(+=+n); printf(| 哈夫曼编码译码器 |n); printf(| Designed By Organne |n); printf(+=+n); void print_end() printf(+=+n); void main() int w8=5,29,7,8,14,23,3,11; Huffmantree(w); / 根据w所存的n个权值构造哈夫曼树HT， Huffmancod

19、e(); /n个哈夫曼编码存于HC system(color 17); print_title(); print_menu(); 6 调试分析 在调试过程中出现的一些问题： 1、输入语句中没有加取地址符号& 2、误把取地址运算符&当作逻辑与& 3、误把赋值=当恒等= 4、条件语句（if）后误加分号 5、循环语句中改变了循环变量 6、作为输出结果的变量没有赋初值7 测试结果 8 参考文献1、严蔚敏数据结构（C语言版） 清华大学出版社2、徐晓凯编著数据结构课程实验，清华大学出版2002年第一版3、张乃笑编著数据结构与算法电子工业出版社2004年10月课程设计总结 通过这次课程设计，让我对一个程序的数据结构有更加全面更进一步的认识，根据不同的需求，采用不同的数据存储方式，不一定要用栈、二叉树等高级类型，又是用基本的一维数组，只要晕晕得当，也能达到相同的效果，甚至更佳，就如这次的课程设计，通过用for的多重循环，舍弃多余的循环，提高了程序的运行效率。在编写这个程序的过程中，我们复习了之前学的基本语法，哈夫曼树最小路径的求取，哈夫曼编码以及译码的应用范围，程序结构算法等一系列的问题，它使我们对数据结构改变可看法。在这次设计过程中，体会了学以致用，从中发现了学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。