《数据结构》课程设计报告
设计题目
专业
班级
姓名
学号
完成日期
目录
1. 问题描述……………………………………………第 2页
2. 系统设计……………………………………………第 2页
3. 数据结构与算法描述………………………………第 5页
4. 测试结果与分析……………………………………第 6页
5. 总结 (10)
6. 参考文献 (10)
附录程序源代码 (11)
课程设计题目
1. 问题描述
利用哈夫曼编码进行信息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。但是，这要求在发送端通过一个编码系统对待传数据预先编码，在接收端将传来的数据进行译码（复原）。试为这样的信息传输写一个哈夫曼编/译码系统。
2. 系统设计
2.1 设计目标
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，建立哈夫曼树，并将它存于文件hfmTree中。输出哈夫曼树，及各字符对应的编码。
2）W：输入（Input）。从终端读入需要编码的字符串s，将字符串s
存入文件Tobetran.txt中。
3）E：编码（Encoding）与译码（Decoding）。
编码（Encoding）。利用已建好的哈夫曼树（如不在内存，则从文件htmTree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。
译码（Decoding）。利用已建好的哈夫曼树将文件CodeFile中的代码进行译码，结果存入文件TextFile中。
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写入文件CodePrint中。
4）T：印哈夫曼树（Tree Printing）。将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式（树或凹入表形式）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。
5）Q：退出程序。返回WINDOWS界面。
2.2 设计思想
哈夫曼编码(Huffman Coding)是一种编码方式，以哈夫曼树─即最优二叉树，带权路径长度最小的二叉树，经常应用于数据压缩。是指使用一张特殊的编码表将源字符（例如某文件中的一个符号）进行编码。这种方法是由David.A.Huffman发展起来的。例如，在英文中，e的出现概率很高，而z的出现概率则最低。当利用哈夫曼编码对一篇英文进行压缩时，e极有可能用一个位(bit)来表示，而z则可能花去25个位（不是26）。用普通的表示方法时，每个英文字母均占用一个字节（byte），即8个位。二者相比，e使用了一般编码的1/8的长度，z则使用了3倍多。倘若我们能实现对于英文中各个字母出现概率的较准确的估算，就可以大幅度提高无损压缩的比例。
2.3 系统模块划分
图2-3 哈夫曼编/解码器的程序结构图
2.3.1 初始化算法：
程序从文件abc.txt中获取26个英文字母的权值。
2.3.2 编码算法：
（1）对输入的一段欲编码的字符串进行统计各个字符出现的次数，并它们转化为权值{w1,w2,……，wN}构成n棵二叉树的集合F={T1,T2,……，Tn}把它们保存到结构体数组HT[n]中,其中{Ti是按它们的ASCⅡ码值先后排序。其中每棵二叉树Ti中只有一个带权为Wi的根结点的权值为其左、右子树上根结点的权值之和。
（2）在HT[1..i]中选取两棵根结点的权值最小且没有被选过的树作为左右子树构造一棵新的二叉树，且置新的二叉树的根结点的权值为左、右子树上根结点的权值之和。
（3）哈夫曼树已经建立后，从叶子到根逆向求每一个字符的哈夫曼编码。
2.3.3 译码算法：
译码的过程是分解电文中字符串，从根出发，按字符'0',或'1'确定找左孩子或右孩子，直至叶子结点，便求的该子串相应字符并输出接着下一个字符。
3. 数据结构与算法描述
3-1
typedef struct
{ int weight;
int parent,lchild,rchild;
}HTNode,* HuffmanTree; //动态分配数组存储赫夫曼树
typedef char **HuffmanCode; //动态分配数组存储赫夫曼编码表
3-2 int min(HuffmanTree t,int i) // ---------求赫夫曼编码------------- 3-3 void select(HuffmanTree t,int i,int &s1,int &s2) //----slect函数----
3-4
void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int *w,int n) // w存放n个字符的权值(均>0),构造赫夫曼树HT,并求出n个字符的赫夫曼编码HC
3-5 void Initialization() //----------初始化赫夫曼链表--------------3-6 void InputCode() //---------获取报文并写入文件-------------
3-7 void Encoding() //----------------编码函数------------------ 3-8 void Decoding() //-----------------译码函数----------------- 3-9 void Code_printing() //-------------打印编码的函数-------------- 3-19 void coprint(HuffmanTree start,HuffmanTree HT)
//------------------------打印赫夫曼树的函数-----------------------
3-20 void main() //--------------------主函数------------------- 4. 测试结果与分析
表4-1 abc.txt文件中的字母和权值
声明：程序预先将Huffman编码解码所需的26个字母和权值保存在根目录下的abc.txt文件下。
4-1.按照程序提示输入i对Huffman进行初始化。
4-2.初始化后程序对abc.txt文件中的数据进行读取并运行编码函数进行哈夫曼编码。然后将字母、权值和哈夫曼编码存在根目录下的htmTree.txt文件中。在屏幕显示出字符、权值、编码。
4-3.输入w进入待编码字符输入窗口，并键入字符串（注意单词间无空
格）“thisprogramismyfavorite”。
4-4.可以看出所获得的字符串已经存入根目录下的tobetran.txt文件中。
4-5.输入e进行编码、译码和打印编码功能。
4-6.输入t打印哈夫曼树。
由于哈夫曼树过于巨大，一次截屏无法完全显示，使用两次截屏。
以上两幅图显示出来程序编出的哈夫曼树的形状。打印出来的图形与教科书上的常见哈夫曼树略有不同，左边的数是右边数的父节点。
4-7.输入q退出程序。
5. 总结
5-1、用户界面设计为“菜单”模式，使人们更加容易使用。
5-2、在程序的一次执行过程中，第一次执行e命令之后，哈夫曼树已经在内存了，不必再读入。
5-3.在编程中使用了很不规范的编程方法，应用了一些临时变量来实现功能，，而大量临时变量在代码中没有很好地进行命名。这给程序的阅读和维护带来了极大的困难。
5-4.本程序仅能对26个小写字母构成的字符串进行处理，并不具有对汉字等的编码处理能力。
5-5.设计中得到了老师和广大同学的帮助，并参考了网络上的优秀论文和纸质文件，使我的程序设计能够较为顺利的进行下去。在此我衷心感谢我的老师同学和对以上资源的作者。
6. 参考文献
A：书籍资料
[1] 李春葆《数据结构教程上机实验指导》北京：清华大学出版社
[2] 严蔚敏吴伟民《数据结构（C语言版）》北京：清华大学出版社
[3] 苏仕华《数据结构课程设计》北京：机械工业出版社B：网络资料
[1] 哈夫曼编/译码器(课程设计)
https://www.doczj.com/doc/16522236.html,/living/blog/item/d302367a65804eed2e73b32b.html
[2]哈夫曼编码
https://www.doczj.com/doc/16522236.html,/hihinet/blog/item/432169091693efce3bc763ab.html
附录程序源代码
//哈夫曼编/译码器(课程设计) 2008/5/21
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
const int UINT_MAX=10000;
typedef struct
{
int weight;
int parent,lchild,rchild;
}HTNode,* HuffmanTree; //动态分配数组存储赫夫曼树typedef char **HuffmanCode; //动态分配数组存储赫夫曼编码表
//--------------------全局变量-----------------------
HuffmanTree HT;
HuffmanCode HC;
int *w,i,j;
const int n=26;
char *z;
int flag=0;
int numb=0;
// -----------------求赫夫曼编码---------------------
int min(HuffmanTree t,int i)
{ // 此函数将要被void select()调用
int j,flag;
int k=UINT_MAX; // 取k为不小于可能的值
for(j=1;j<=i;j++)
if(t[j].weight k=t[j].weight,flag=j; t[flag].parent=1; return flag; } //--------------------slect函数---------------------- void select(HuffmanTree t,int i,int &s1,int &s2) { // s1为最小的两个值中序号小的那个 int j; s1=min(t,i); s2=min(t,i); if(s1>s2) { j=s1; s1=s2; s2=j; } } // -------------------参考课本算法6.12------------------- void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int *w,int n) { // w存放n个字符的权值(均>0),构造赫夫曼树HT,并求出n个字符的赫夫曼编码HC int m,i,s1,s2,start; int c,f; HuffmanTree p; char *cd; if(n<=1) return;//检测结点数是否可以构成树 m=2*n-1; HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode)); // 0号单元未用 for(p=HT+1,i=1;i<=n;++i,++p,++w) { p->weight=*w; p->parent=0; p->lchild=0; p->rchild=0; } for(;i<=m;++i,++p) p->parent=0; for(i=n+1;i<=m;++i) // 建赫夫曼树 { //在HT[1~i-1]中选择parent=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); HT[s1].parent=HT[s2].parent=i; HT[i].lchild=s1; HT[i].rchild=s2; HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight; } // 从叶子到根逆向求每个字符的赫夫曼编码 HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char*)); // 分配n个字符编码的头指针向量([0]不用) cd=(char*)malloc(n*sizeof(char)); // 分配求编码的工作空间 cd[n-1]='\0'; // 编码结束符 for(i=1;i<=n;i++) { // 逐个字符求赫夫曼编码 start=n-1; // 编码结束符位置 for(c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent) // 从叶子到根逆向求编码 if(HT[f].lchild==c) cd[--start]='0'; else cd[--start]='1'; HC[i]=(char*)malloc((n-start)*sizeof(char)); // 为第i个字符编码分配空间 strcpy(HC[i],&cd[start]); // 从cd复制编码(串)到HC } free(cd); // 释放工作空间 } //----------------------初始化赫夫曼链表------------------------- void Initialization() { flag=1; int num2; cout<<"下面初始化赫夫曼链表"< w=(int*)malloc(n*sizeof(int)); // 为第26个字符权值分配空间 z=(char*)malloc(n*sizeof(char)); // 为第26个字符分配空间 cout<<"\n依次显示"< char base[2];//? ifstream fin("abc.txt"); for(i=0;i { fin>>base; *(z+i)=*base;//? fin>>num2;//上面123行 *(w+i)=num2; } HuffmanCoding(HT,HC,w,n); //----------------------------------打印编码--------------------------------------- cout<<"字符"< for(i=1;i<=n;i++) { cout< cout< } //--------------------------将赫夫曼编码写入文件---------------------------- cout<<"下面将赫夫曼编码写入文件"< FILE *htmTree; char r[]={' ','\0'}; if((htmTree=fopen("htmTree.txt","w"))==NULL) { cout<<"不能打开文件"< return; } for(i=0;i { fputc(*(z+i),htmTree); fputs(r,htmTree); } for(i=0;i { fprintf(htmTree,"%6d",*(w+i)); fputs(r,htmTree); } for(i=1;i<=n;i++) { fputs(HC[i],htmTree); fputs(r,htmTree); } fclose(htmTree); cout<<"已将字符与对应编码写入根目录下文件htmTree.txt中"< } //--------------------------获取报文并写入文件--------------------------- void InputCode() { FILE *tobetran; char str[100]; if((tobetran=fopen("tobetran.txt","w"))==NULL) { cout<<"不能打开文件"< return; } cout<<"请输入你想要编码的字符"< fputs(str,tobetran); cout<<"获取报文成功"< fclose(tobetran); cout<<"...................."< } //---------------------------------编码函数--------------------------------- void Encoding() { cout<<"下面对目录下文件tobetran.txt中的字符进行编码"< FILE *tobetran,*codefile; if((tobetran=fopen("tobetran.txt","rb"))==NULL) { cout<<"不能打开文件"< } if((codefile=fopen("codefile.txt","wb"))==NULL) { cout<<"不能打开文件"< } char *tran; i=99; tran=(char*)malloc(100*sizeof(char)); while(i==99) { if(fgets(tran,100,tobetran)==NULL) { cout<<"不能打开文件"< break; } for(i=0;*(tran+i)!='\0';i++) { for(j=0;j<=n;j++) { if(*(z+j-1)==*(tran+i)) { fputs(HC[j],codefile); if(j>n) { cout<<"字符错误，无法编码!"< break; } } } } } cout<<"…………编码完成…………"< cout<<"编码写入目录下的codefile.txt中"< fclose(tobetran); fclose(codefile); free(tran); } //-------------------------译码函数--------------------------- void Decoding() { cout<<"下面对根目录下文件codefile.txt中的字符进行译码"< FILE *codef,*txtfile; if((txtfile=fopen("\\Textfile.txt","w"))==NULL) { cout<<"不能打开文件"< } txtfile=fopen("Textfile.txt","w"); if ((codef=fopen("codefile.txt","r"))==NULL) { cout<<"不能打开文件"< } codef=fopen("codefile.txt","r"); char *work,*work2,i2; int i4=0,i,i3; unsigned long length=10000; work=(char*)malloc(length*sizeof(char)); fgets(work,length,codef); work2=(char*)malloc(length*sizeof(char)); i3=2*n-1; for(i=0;*(work+i-1)!='\0';i++) { i2=*(work+i); if(HT[i3].lchild==0) { *(work2+i4)=*(z+i3-1); i4++; i3=2*n-1; i--; } else if(i2=='0') i3=HT[i3].lchild; else if(i2=='1') i3=HT[i3].rchild; } *(work2+i4)='\0'; fputs(work2,txtfile); cout<<"…………译码完成…………"< cout<<"内容写入根目录下的文件textfile.txt中"< free(work); //释放工作区 free(work2); //释放工作区 fclose(txtfile); //关闭文件txtfile.txt fclose(codef); //关闭文件codef.txt } //-----------------------打印编码的函数---------------------- void Code_printing() { cout<<"下面打印根目录下文件CodePrin.txt中编码字符"< FILE * CodePrin,* codefile; if((CodePrin=fopen("CodePrin.txt","w"))==NULL) { cout<<"不能打开文件"< return; } if((codefile=fopen("codefile.txt","r"))==NULL) { cout<<"不能打开文件"< return; } char *work3; work3=(char*)malloc(51*sizeof(char)); if(fgets(work3,51,codefile)==NULL) { cout<<"不能读取文件"< } else do { fputs(work3,CodePrin); puts(work3); }while(strlen(work3)==50&&fgets(work3,51,codefile)!=NULL); free(work3); cout<<"打印结束"< fclose(CodePrin); fclose(codefile); } //------------------------打印赫夫曼树的函数----------------------- void coprint(HuffmanTree start,HuffmanTree HT) //start=ht+26这是一个递归算法{ if(start!=HT) { FILE * TreePrint; if((TreePrint=fopen("TreePrint.txt","a"))==NULL) { cout<<"创建文件失败"< return; } numb++; //number=0 该变量为已被声明为全局变量 coprint(HT+start->rchild,HT); //递归先序遍历 cout< fprintf(TreePrint,"%d\n",start->weight); coprint(HT+start->lchild,HT); numb--; fclose(TreePrint); } } void Tree_printing(HuffmanTree HT,int w) { HuffmanTree p; p=HT+w; //p=HT+26 cout<<"下面打印赫夫曼树"< coprint(p,HT); //p=HT+26 cout<<"打印工作结束"< } //----------------------------------主函数------------------------------------- void main() { cout< cout<<" 此程序经晓光修改"< cout<<" 实现赫夫曼编码解码功能"< char choice; while(choice!='q') 数据结构课程设计设计题目：哈夫曼树编码译码 目录 第一章需求分析 (1) 第二章设计要求 (1) 第三章概要设计 (2) （1）其主要流程图如图1-1所示。 (3) （2）设计包含的几个方面 (4) 第四章详细设计 (4) （1）①哈夫曼树的存储结构描述为： (4) （2）哈弗曼编码 (5) （3）哈弗曼译码 (7) （4）主函数 (8) （5）显示部分源程序： (8) 第五章调试结果 (10) 第六章心得体会 (12) 第七章参考文献 (12) 附录： (12) 在当今信息爆炸时代，如何采用有效的数据压缩技术节省数据文件的存储空间和计算机网络的传送时间已越来越引起人们的重视，哈夫曼编码正是一种应用广泛且非常有效的数据压缩技术。哈夫曼编码是一种编码方式，以哈夫曼树—即最优二叉树，带权路径长度最小的二叉树，经常应用于数据压缩。哈弗曼编码使用一张特殊的编码表将源字符（例如某文件中的一个符号）进行编码。这张编码表的特殊之处在于，它是根据每一个源字符出现的估算概率而建立起来的（出现概率高的字符使用较短的编码，反之出现概率低的则使用较长的编码，这便使编码之后的字符串的平均期望长度降低，从而达到无损压缩数据的目的）。哈夫曼编码的应用很广泛，利用哈夫曼树求得的用于通信的二进制编码称为哈夫曼编码。树中从根到每个叶子都有一条路径，对路径上的各分支约定：指向左子树的分支表示“0”码，指向右子树的分支表示“1”码，取每条路径上的“0”或“1”的序列作为和各个叶子对应的字符的编码，这就是哈夫曼编码。哈弗曼译码输入字符串可以把它编译成二进制代码，输入二进制代码时可以编译成字符串。 第二章设计要求 对输入的一串电文字符实现哈夫曼编码，再对哈夫曼编码生成的代码串进行译码，输出电文字符串。通常我们把数据压缩的过程称为编码，解压缩的过程称为解码。电报通信是传递文字的二进制码形式的字符串。但在信息传递时，总希望总长度能尽可能短，即采用最短码。假设每种字符在电文中出现的次数为Wi，编码长度为Li，电文中有n种字符，则电文编码总长度为∑WiLi。若将此对应到二叉树上，Wi为叶结点的权，Li为根结点到叶结点的路径长度。那么，∑WiLi 恰好为二叉树上带权路径长度。因此，设计电文总长最短的二进制前缀编码，就是以n种字符出现的频率作权，构造一棵哈夫曼树，此构造过程称为哈夫曼编码。设计实现的功能： (1) 哈夫曼树的建立； (2) 哈夫曼编码的生成； (3) 编码文件的译码。 哈夫曼编码译码器 哈夫曼编码译码器 学院班级: 信息工程学院软件1501 指导教师: 朱俊武 小组成员: 刘洋蒋佳烨冀若含 本人学号: 151303107 报告书写: 冀若含 学生成绩: 目录 一、总体介绍·····························03-04 二、详细设计·····························04-11 三、运行测试·····························11-12 四、课设总结·····························13-13 五、附录代码·····························13-19 一、总体介绍 1.1任务概述 我们小组做了两个版本，其中一个为文件操作版，另一个为键盘操作版。两个版本都实现了哈夫曼编码/译码操做。我主要负责的是构造哈夫曼树，给出各个字符的哈夫曼编码，加密操做，整个键盘操作版系统的代码重组、编辑。开发的过程中使用了Codelite、Dev、Vc等软件。参考书籍为《数据结构》（c语言版）。 其中文件操作版的具体实现为： ○1能够实现对26个小写字母外加空格进行哈夫曼编码，并能够对一整篇文章（有小写字母和空格组成）进行加密，生成密码文件。最后根据生成的密码翻译出原文并存档。 ○2在使用程序时，使用者只需要对ToBetran文件进行原文的输入（使用小写字母或空格），加密和解密功能由程序自主来完成。 ○3程序运行的过程中会输出进行编码的26个小写字母和空格（字符型），并输出其对应的权值（整型）。还输出字符的编码及生成的密文。最后输出解密后的原文。 键盘操作版为： ○1要求从键盘输入字符集和字符的权值，大部分字符均可输入，需要各个字符的权值不能相同。 ○2利用输入的权值建立哈夫曼树，得到每个字符的前缀编码。 ○3输入字符串，程序对其进行加密。 ○4输入密文（1010101……………..）对密文进行解密。 哈夫曼编码/译码 一、【实验内容】 【问题描述】 利用哈夫曼编码进行住处通讯可以大大提高信道利用率,缩短住处传输时间,降低成本,但是,这要求在发送端通过一个编码系统将传输的数据预先编码,在接收端通过一个译码系统对传来的数据进行译码(复原),对于双向传输信息的信道,每端都一个完整的编码译码系统,试为这样的住处收发站写一个哈夫曼友的编码译码系统. 【基本要求】：一个完整的系统应以下功能: (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,建立哈夫曼树,并将它存放在文件hfmTree中. (2) E. 编码(Encoding)。利用已建立好的哈夫曼树（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,然后将结果代码存(传输)到文件CodeFile中. (3) D. 译码(Decoding)。利用已建好的哈夫曼树,对传输到达的Cod eFile中的数据代码进行译码,将译码结果存入文件TextFile中. (4) P. 印文件代码(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CodePri n中。 (5) T. 印哈夫曼树(TreePrinting)。将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式(树或凹入表的形式)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。 测试数据： (1) 利用教科书例6-2中的数据调试程序。 (2) 用下表给出的字符集和频度的计数据建立哈曼树,并实现以下报文的编码和译码：“THIS PROGRAM IS MY FAVORITE”.。 字符 A B C D E F G H I J K L M 频数 186 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 频数 57 63 15 1 48 51 80 23 8 18 1 1 6 1 二、实验目的 树型结构是一种应用极为广泛的非线性数据结构,也是本课程的重点内容,哈夫曼树(最优二叉树)是树型结构的典型应用,本次实验突出了数据结构加操作的程序设计观点,希望能根据树型结构的非线性特点,熟悉各种存储结构的特性,达到如何应用树型结构的非线性特点,熟悉各种存储结构的特性,达到如何应用树型结构解决具体问题的目的. 中南大学数据结构课程 姓名：刘阳 班级：信息0703 学号：0903070312 实验时间： 08.11.14 指导老师：赵颖 一、实验内容 根据输入的n 个带权结点，构造出哈夫曼树，并且把构造结果输出到屏幕。 二、实验说明 哈夫曼数，也称最优二叉树，是指对于一组带有确定权值的叶结点，构造的具有最小带权路径长度的二叉树。 设二叉树具有n 个带权值的叶结点，那么从根结点到各个叶结点的路径长度与相应结点权值的乘积之和叫做二叉树的带权路径长度WPL ，记作： WPL=k n k k L W *∑=1。在给定一组具有确定权值的叶结点，可以构造出不同的带权二 叉树。根据哈夫曼树的定义，一棵二叉树要使其WPL 值最小，必须使权值越大的叶结点越靠近根结点，而权值越小的叶结点越远离根结点。 在数据通讯中，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，我们称之为编码。例如，假设要传送的电文为ABACCDA ，电文中只含有A ，B ，C ，D 四种字符，若这四种字符采用下表所示的编码，则电文的代码为000010000100100111 000，长度为21。 在传送电文时，我们总是希望传送时间尽可能短，这就要求电文代码尽可能短。如果在编码时考虑字符出现的频率，让出现频率高的字符采用尽可能短的编码，出现频率低的字符采用稍长的编码，构造一种不等长编码，则电文的代码就可能更短。并且在建立不等长编码时，必须使任何一个字符的编码都不是另一个字符编码的前缀，以避免反译成原文时，编码出现多义性。 在哈夫曼编码树中，树的带权路径长度的含义是各个字符的码长与其出现次数的乘积之和，也就是电文的代码总长，所以采用哈夫曼树构造的编码是一种能使电文代码总长最短的不等长编码。 采用哈夫曼树进行编码，也不会产生上述二义性问题。因为，在哈夫曼树中，每个字符结点都是叶结点，它们不可能在根结点到其它字符结点的路径上，所以一个字符的哈夫曼编码不可能是另一个字符的哈夫曼编码的前缀，从而保证了译码的非二义性。 数据结构课程设计评阅书 2011—2012学年第一学期 专业：信息管理与信息系统学号： 1021024016 姓名：万永馨 课程设计名称：数据结构课程设计 设计题目：哈夫曼编码与译码的实现 完成期限：自 2012 年 2 月 20 日至 2012 年 3 月 2 日共 2 周 设计依据、要求及主要内容（可另加附页）： 该设计题目将按以下要求完成： 哈夫曼编码与译码是信息传输中应用的经典算法，运用C或VC++结合数据结构等基础知识，按 以下要求编程实现各种进制的转换。 任务要求：1）阐述设计思想,画出流程图;2）需要对哈夫曼编码/译码的相关原理有所了解，设计数 据结构，建立必要的信息数据文件（最好存储成外部文件），并分析完成用户所需的基本操作功能；3）实现给定信息的编码和译码功能；4）应有较好的界面设计，说明程序测试方法；5）按照格式要 求完成课程设计说明书。 设计要求: 1）问题分析和任务定义：根据设计题目的要求，充分地分析和理解问题，明确问题要求做什么？（而不是怎么做？）限制条件是什么？确定问题的输入数据集合。 2）逻辑设计：对问题描述中涉及的操作对象定义相应的数据类型，并按照以数据结构为中心的 原则划分模块，定义主程序模块和各抽象数据类型。逻辑设计的结果应写出每个抽象数据类型的定 义（包括数据结构的描述和每个基本操作的功能说明），各个主要模块的算法，并画出模块之间的调 用关系图； 3）详细设计：定义相应的存储结构并写出各函数的伪码算法。在这个过程中，要综合考虑系统 功能，使得系统结构清晰、合理、简单和易于调试，抽象数据类型的实现尽可能做到数据封装，基 本操作的规格说明尽可能明确具体。详细设计的结果是对数据结构和基本操作做出进一步的求精， 写出数据存储结构的类型定义，写出函数形式的算法框架； 4）程序编码：把详细设计的结果进一步求精为程序设计语言程序。同时加入一些注解和断言， 使程序中逻辑概念清楚； 5）程序调试与测试：能够熟练掌握调试工具的各种功能，设计测试数据确保程序正确。调试正 确后，认真整理源程序及其注释，形成格式和风格良好的源程序清单和结果； 6）结果分析：程序运行结果包括正确的输入及其输出结果和含有错误的输入及其输出结果。算 法的时间、空间复杂性分析； 7）编写课程设计报告； 以上要求前三个阶段的任务完成后，将设计说明书的草稿交指导老师面审，审查合格方可进入 后续阶段的工作。设计工作结束，经指导老师验收合格后将设计说明书装订，并答辩。 目录 目录 (2) 1课程设计的目的和意义 (3) 2需求分析 (4) 3概要设计 (4) 4详细设计 (8) ￥ 5调试分析和测试结果 (11) 6总结 (12) 7致谢 (13) 8附录 (13) 参考文献 (20) . | ; 1 课程设计目的与意义 在当今信息爆炸时代，如何采用有效的数据压缩技术来节省数据文件的存储空间和计算机网络的传送时间已越来越引起人们的重视。哈夫曼编码正是一种应用广泛且非常有效的数据压缩技术。 哈夫曼编码的应用很广泛，利用哈夫曼树求得的用于通信的二进制编码称为哈夫曼编码。树中从根到每个叶子都有一条路径，对路径上的各分支约定：指向左子树的分支表示“0”码，指向右子树的分支表示“1”码，取每条路径上的“0”或“1”的序列作为和各个对应的字符的编码，这就是哈夫曼编码。 通常我们把数据压缩的过程称为编码，解压缩的过程称为解码。电报通信是传递文字的二进制码形式的字符串。但在信息传递时，总希望总长度尽可能最短，即采用最短码。 作为计算机专业的学生，我们应该很好的掌握这门技术。在课堂上，我们能过学到许多的理论知识，但我们很少有过自己动手实践的机会！课程设计就是为解决这个问题提供了一个平台。 （ 在课程设计过程中，我们每个人选择一个课题，认真研究，根据课堂讲授内容，借助书本，自己动手实践。这样不但有助于我们消化课堂所讲解的内容，还可以增强我们的独立思考能力和动手能力；通过编写实验代码和调试运行，我们 可以逐步积累调试C程序的经验并逐渐培养我们的编程能力、用计算机解决实际问题的能力。 在课程设计过程中，我们不但有自己的独立思考，还借助各种参考文献来帮助我们完成系统。更为重要的是，我们同学之间加强了交流，在对问题的认识方面可以交换不同的意见。同时，师生之间的互动也随之改善，我们可以通过具体的实例来从老师那学到更多的实用的知识。 数据结构课程具有比较强的理论性，同时也具有较强的可应用性和实践性。课程设计是一个重要的教学环节。我们在一般情况下都能够重视实验环节，但是容易忽略实验的总结，忽略实验报告的撰写。通过这次实验让我们明白：作为一名大学生必须严格训练分析总结能力、书面表达能力。需要逐步培养书写科学实验报告以及科技论文的能力。只有这样，我们的综合素质才会有好的提高。 2 需求分析 课题：哈夫曼编码译码器 ) 问题描述：打开一篇英文文章，统计该文章中每个字符出现的次数，然后以它们作为权值，对每一个字符进行编码，编码完成后再对其编码进行译码。问题补充：1. 从硬盘的一个文件里读出一段英语文章； 2. 统计这篇文章中的每个字符出现的次数； 3. 以字符出现字数作为权值，构建哈夫曼树，并将哈夫曼树的存储 结构的初态和终态进行输出； 4. 对每个字符进行编码并将所编码写入文件然后对所编码进行破 译。 具体介绍：在本课题中，我们在硬盘中预先建立一个文档，在里面编辑一篇文章。然后运行程序，调用函数读出该文章，显示在界面；再调用函数对该文章的字符种类进行统计，并对每个字符的出现次数进行统计，并且在界面上显示；然后以每个字符出现次数作为权值，调用函数构建哈夫曼树；并调用函数将哈夫曼的存储结构的初态和终态进行输出。然后调用函数对哈夫曼树进行编码，调用函数将编码写入文件；再调用对编码进行译码，再输出至界面。至此，整个工作就完成了 3 概要设计。 安徽大学 数据结构课程设计报告项目名称：哈弗曼编/译码系统的设计 与实现 姓名：鉏飞祥 学号：E21414018 专业：软件工程 完成日期 2016/7/4 计算机科学与技术学院 1 .需求分析 1.1问题描述 ?问题描述：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。但是，这要求在发送端通过一个编码系统对待传数据预先编码，在接收端将传来的数据进行译码（解码）。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设计一个哈夫曼编译码系统。 1.2基本要求 (1) 输入的形式和输入值的范围； (2) 输出的形式； (3) 程序所能达到的功能。 1.基本要求 （1）初始化（Initialzation）。从数据文件DataFile.data中读入字符及每个字符的权值，建立哈夫曼树HuffTree； （2）编码（EnCoding）。用已建好的哈夫曼树，对文件ToBeTran.data中的文本进行编码形成报文，将报文写在文件Code.txt中； （3）译码（Decoding）。利用已建好的哈夫曼树，对文件CodeFile.data 中的代码进行解码形成原文，结果存入文件Textfile.txt中； （4）输出（Output）。输出DataFile.data中出现的字符以及各字符出现的频度（或概率）；输出ToBeTran.data及其报文Code.txt；输出CodeFile.data 及其原文Textfile.txt； 2. 概要设计 说明本程序中用到的所有抽象数据类型的定义。主程序的流程以及各程序模块之间的层次(调用)关系。 (1)数据结构 哈夫曼树的节点 struct huff 哈夫曼树实验报告 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】 计算机科学与技术学院数据结构实验报告 班级 2014级计算机1班学号姓名张建华成绩 实验项目简单哈夫曼编/译码的设计与实现实验日期一、实验目的 本实验的目的是进一步理解哈夫曼树的逻辑结构和存储结构，进一步提高使用理论知识指导解决实际问题的能力。 二、实验问题描述 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。但是，这要求在发送端通过一个编码系统对待传数据预先编码，在接收端将传来的数据进行译码，此实验即设计这样的一个简单编/码系统。系统应该具有如下的几个功能： 1、接收原始数据。 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，并将它存于文件中。 2、编码。 利用已建好的哈夫曼树（如不在内存，则从文件中读入），对文件中的正文进行编码，然后将结果存入文件中。 3、译码。 利用已建好的哈夫曼树将文件中的代码进行译码，结果存入文件中。 4、打印编码规则。 即字符与编码的一一对应关系。 5、打印哈夫曼树， 将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式显示在终端上。 三、实验步骤 1、实验问题分析 1、构造哈夫曼树时使用静态链表作为哈夫曼树的存储。 在构造哈夫曼树时，设计一个结构体数组HuffNode保存哈夫曼树中各结点的信息，根据二叉树的性质可知，具有n个叶子结点的哈夫曼树共有2n-1个结点，所以数组HuffNode的大小设置为2n-1，描述结点的数据类型为： Typedef strcut { Int weight；/*结点权值*/ Int parent； Int lchild； Int rchild； }HNodeType； 2、求哈夫曼编码时使用一维结构数组HuffCode作为哈夫曼编码信息的存储。 求哈夫曼编码，实质上就是在已建立的哈夫曼树中，从叶子结点开始，沿结点的双亲链域回退到根结点，没回退一步，就走过了哈夫曼树的一个分支，从而得到一位哈夫曼码值，由于一个字符的哈夫曼编码是从根结点到相应叶子结点所经过的路 #include"stdafx.h" #include"stdio.h" #include"conio.h" #include 哈夫曼编码译码器实验报告(免费) ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 问题解析与解题方法 问题分析： 设计一个哈夫曼编码、译码系统。对一个ASCII编码的文本文件中的字符进行哈夫曼编码，生成编码文件；反过来，可将编码文件译码还原为一个文本文件。 （1）从文件中读入任意一篇英文短文（文件为ASCII编码，扩展名为txt）； （2）统计并输出不同字符在文章中出现的频率（空格、换行、标点等也按字符处理）；（3）根据字符频率构造哈夫曼树，并给出每个字符的哈夫曼编码； （4）将文本文件利用哈夫曼树进行编码，存储成压缩文件（编码文件后缀名.huf）（5）用哈夫曼编码来存储文件，并和输入文本文件大小进行比较，计算文件压缩率；（6）进行译码，将huf文件译码为ASCII编码的txt文件，与原txt文件进行比较。 根据上述过程可以知道该编码译码器的关键在于字符统计和哈夫曼树的创建以及解码。 哈夫曼树的理论创建过程如下： 一、构成初始集合 对给定的n个权值{W1,W2,W3,...,Wi,...,Wn}构成n棵二叉树的初始集合 F={T1,T2,T3,...,Ti,...,Tn}，其中每棵二叉树Ti中只有一个权值为Wi的根结 点，它的左右子树均为空。 二、选取左右子树 在F中选取两棵根结点权值最小的树作为新构造的二叉树的左右子树，新二 叉树的根结点的权值为其左右子树的根结点的权值之和。 三、删除左右子树 从F中删除这两棵树，并把这棵新的二叉树同样以升序排列加入到集合F中。 四、重复二和三两步， 重复二和三两步，直到集合F中只有一棵二叉树为止。 因此，有如下分析： 1.我们需要一个功能函数对ASCII码的初始化并需要一个数组来保存它们； 2.定义代表森林的数组，在创建哈夫曼树的过程当中保存被选中的字符，即给定报文 中出现的字符,模拟哈夫曼树选取和删除左右子树的过程； 3.自底而上地创建哈夫曼树，保存根的地址和每个叶节点的地址，即字符的地址，然 后自底而上检索，首尾对换调整为哈夫曼树实现哈弗曼编码； 4.从哈弗曼编码文件当中读入字符，根据当前字符为0或者1的状况访问左子树或者 右孩子，实现解码； 5.使用文件读写操作哈夫曼编码和解码结果的写入； 解题方法： 结构体、数组、类的定义： 1.定义结构体类型的signode 作为哈夫曼树的节点，定义结构体类型的hufnode 作为 计算机科学与技术学院数据结构实验报告 班级 2014级计算机1班学号姓名张建华成绩 实验项目简单哈夫曼编/译码的设计与实现实验日期一、实验目的本实验的目的是进一步理解哈夫曼树的逻辑结构和存储结构，进一步提高使用理论知识指导解决实际问题的能力。 二、实验问题描述 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。但是，这要求在发送端通过一个编码系统对待传数据预先编码，在接收端将传来的数据进行译码，此实验即设计这样的一个简单编/码系统。系统应该具有如下的几个功能： 1、接收原始数据。 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，并将它存于文件中。 2、编码。 利用已建好的哈夫曼树（如不在内存，则从文件中读入），对文件中的正文进行编码，然后将结果存入文件中。 3、译码。 利用已建好的哈夫曼树将文件中的代码进行译码，结果存入文件中。 4、打印编码规则。 即字符与编码的一一对应关系。 5、打印哈夫曼树， 将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式显示在终端上。 三、实验步骤 1、实验问题分析 1、构造哈夫曼树时使用静态链表作为哈夫曼树的存储。 在构造哈夫曼树时，设计一个结构体数组HuffNode保存哈夫曼树中各结点的信息，根据二叉树的性质可知，具有n个叶子结点的哈夫曼树共有2n-1个结点，所以数组HuffNode的大小设置为2n-1，描述结点的数据类型为：Typedef strcut { Int weight；/*结点权值*/ Int parent； Int lchild； Int rchild； }HNodeType； 2、求哈夫曼编码时使用一维结构数组HuffCode作为哈夫曼编码信息的存储。 求哈夫曼编码，实质上就是在已建立的哈夫曼树中，从叶子结点开始，沿结点的双亲链域回退到根结点，没回退一步，就走过了哈夫曼树的一个分支，从而得到一位哈夫曼码值，由于一个字符的哈夫曼编码是从根结点到相应叶子结点所经过的路径上各分支所组成的0、1序列，因此先得到的分支代码为所求编码的低位码，后得到的分支代码位所求编码的高位码，所以设计如下数据类型： #define MAXBIT 10 沈阳航空航天大学 课程设计报告 课程设计名称：数据结构课程设计 课程设计题目：实现哈夫曼编码和译码器 院（系）：计算机学院 专业：计算机科学与技术 班级：24010102 学号：2012040101082 姓名：尹伟和 指导教师：徐蕾 此页为任务书 目录 1.题目分析 (1) 1.1.题目重述 (1) 1.1.1.系统功能需求分析 (1) 2.程序设计 (2) 2.1.系统功能模块说明 (2) 2.1.1.系统功能模块结构 (2) 2.1.2.系统模块功能说明 (3) 2.2.数据结构说明 (3) 2.2.1.结构体定义说明 (3) 2.2.2.哈夫曼树 (4) 2.2.3.字符-哈夫曼编码对照表 (4) 2.3.函数说明 (4) 3.算法描述 (6) 3.1.哈夫曼树的构建 (6) 3.2.字符-哈夫曼编码对照表 (6) 3.3.编码 (6) 3.4.译码 (7) 4.程序测试 (9) 4.1.字符集输入 (9) 4.2.编码测试 (10) 4.3.译码测试 (11) 参考文献 (13) 附录（程序清单） (14) 沈阳航空航天大学课程设计报告 1.题目分析 1.1.题目重述 本次课程设计的目标是实现一个哈夫曼编码和译码器。该哈夫曼编码和译码器需要根据用户输入的字符集及相应字符出现的频率，对字符集所包含的字符进行哈夫曼编码。同时，作为编码器需要其对用户提供的明文字符串进行编码，使明文字符串变为二进制密文；作为译码器需要对用户提供的二进制密文进行译码，使二进制密文变为字符明文。 1.1.1.系统功能需求分析 通过对课程设计的题目分析，可以得出哈夫曼编码和译码器的功能需求，需求如下： 1)读取用户输入的字符集和相应字符出现的频率； 2)根据用户输入构建哈夫曼树； 3)根据哈夫曼树构建字符-哈夫曼编码对照表； 4)根据字符-哈夫曼编码对照表对明文字符串进行编码； 5)根据哈夫曼树对二进制密文进行译码。 题目一：哈夫曼编码与译码 一、任务 设计一个利用哈夫曼算法的编码和译码系统，重复地显示并处理以下项目，直到选择退出为止。 要求： 1) 将权值数据存放在数据文件(文件名为data.txt，位于执行程序的当前目录中) ； 2) 初始化：键盘输入字符集统计字符权值、自定义26个字符和26个权值、统计文件中一篇英文文章中26个字母，建立哈夫曼树； 3) 编码：利用建好的哈夫曼树生成哈夫曼编码； 4) 输出编码（首先实现屏幕输出，然后实现文件输出）； 5）译码（键盘接收编码进行译码、文件读入编码进行译码）； 6) 界面优化设计。 二、流程图 主菜单 1.建立字符权值 2.建立并输出 哈夫曼树 3.建立并查看 哈弗曼编码 4.编码与译码0.退出系统 1.从键盘输入字符集统计 2.从文件读入字 符集统计权值 3.自定义字符及 权值 0.返回上级菜单输出哈夫曼树并保存 至文件“哈夫曼树。t xt” 输出哈夫曼编码并保存至文 件“哈夫曼编码。txt 1.编码 2.译码0.返回上级 菜单 1.从键盘输入字 符集进行编码 2.从文件读入字 符集进行编码 1.从键盘输入编 码进行译码 2.从文件读入编 码进行译码 0.返回上级菜单0.返回上级菜单 三、代码分解 //头文件 #include 数据结构实验报告 实验名称：实验三哈夫曼树 学生姓名： 班级： 班内序号： 学号： 日期： 程序分析： 存储结构：二叉树 程序流程： template 2.获得输入字符串的第一个字符，并将其插入到链表尾部,n=1(n记录的是链 表中字符的个数) 3.从字符串第2个字符开始，逐个取出字符串中的字符 将当前取出的字符与链表中已经存在的字符逐个比较，如果当前取出的 字符与链表中已经存在的某个字符相同，则链表中该字符的权值加1。 如果当前取出的字符与链表中已经存在的字符都不相同，则将其加入到 链表尾部，同时n++ =n(tSize记录链表中字符总数，即哈夫曼树中叶子节点总数) 5.创建哈夫曼树 6.销毁链表 源代码： void HuffmanTree::Init(string Input) { Node *front=new Node; 建哈夫曼树（void HuffmanTree::CreateCodeTable(Node *p)） 算法伪代码： 1.创建一个长度为2*tSize-1的三叉链表 2.将存储字符及其权值的链表中的字符逐个写入三叉链表的前tSize个结点 的data域，并将对应结点的孩子域和双亲域赋为空 3.从三叉链表的第tSize个结点开始，i=tSize 3.1从存储字符及其权值的链表中取出两个权值最小的结点x,y，记录其 下标x,y。 3.2将下标为x和y的哈夫曼树的结点的双亲设置为第i个结点 3.3将下标为x的结点设置为i结点的左孩子，将下标为y的结点设置为 i结点的右孩子，i结点的权值为x结点的权值加上y结点的权值，i 结点的双亲设置为空 4. 根据哈夫曼树创建编码表 数据结构 课程设计 题目名称：huffman编码与解码实现文件的压缩与解压专业年级： 组长： 小组成员： 指导教师： 二〇一二年十二月二十六日 目录 一、目标任务与问题分析 (2) 1.1目标任务 (2) 1.2问题分析 (2) 二、算法分析 (2) 2.1构造huffman树 (2) 2.1.1 字符的统计 (2) 2.1.2 huffman树节点的设计 (2) 2.2构造huffman编码 (3) 2.2.1 huffman编码的设计 (3) 2.3 压缩文件与解压文件的实现 (3) 三、执行效果 (4) 3.1界面 (4) 3.2每个字符的编码 (4) 3.3操作部分 (5) 3.4文件效果 (6) 四、源程序 (7) 五、参考文献 (16) huffman编码与解码实现文件的压缩与解压 一、目标任务与问题分析 1.1目标任务 采用huffman编码思想实现文件的压缩和解压功能，可以将任意文件压缩，压缩后也可以解压出来。这样即节约了存储空间，也不会破坏文件的完整性。 1.2问题分析 本问题首先应该是利用哈夫曼思想，对需要压缩的文件中的个字符进行频率统计，为了能对任意的文件进行处理，应该所有的文件以二进制的方式进行处理，即对文件（不管包含的是字母还是汉字）采取一个个的字节处理，然后根据统计的频率结果构造哈夫曼树，然后对每个字符进行哈夫曼编码，然后逐一对被压缩的文件的每个字符构建的新的哈夫曼编码存入新的文件中即得到的压缩文件。解压过程则利用相应的哈夫曼树及压缩文件中的二进制码将编码序列译码，对文件进行解压，得到解压文件。 二、算法分析 2.1构造huffman树 要利用哈夫曼编码对文本文件进行压缩，首先必须知道期字符相应的哈夫曼编码。为了得到文件中字符的频率，一般的做法是扫描整个文本进行统计，编写程序统计文件中各个字符出现的频率。由于一个字符的范围在[0-255]之间，即共256个状态，所以可以直接用256个哈夫曼树节点即数组（后面有节点的定义）空间来存储整个文件的信息，节点中包括对应字符信息，其中包括频率。 2.1.1 字符的统计 用结构体huffchar来存放文件字符的信息。其中有文件中不同字符出现的种类Count、字符data。 struct huffchar{ //存放读入字符的类； int Count;//字符出现的个数； char data;//字符； }; 函数实现： bool char_judge(char c)//判断字符出现的函数； void char_add(char c)//添加新出现的字符； void read_file_count() //文件的读取 2.1.2 huffman树节点的设计 用结构体huff_tree来存储结点信息，其中有成员频率weight、父亲节点parent、左儿子节点lchild、右儿子节点rchild。 一、需求分析 目前，进行快速远距离通信的主要手段是电报，即将需传送的文字转化成由二级制的字符组成的字符串。例如，假设需传送的电文为“ABACCDA ”，它只有4种字符，只需两个字符的串，便可以分辨。假设A 、B 、C 、D 、的编码分别为00,01,10和11，则上述7个字符的电文便为“00010010101100”，总长14位，对方接受时，可按二位一分进行译码。 当然，在传送电文时，希望总长尽可能地短。如果对每个字符设计长度不等的编码，且让电文中出现次数较多的字符采用尽可能短的编码，则传送电文的总长便可减少。如果设计A 、B 、C 、D 的编码分别为0,00,1,01，则上述7个字符的电文可转换成总长为9的字符串“000011010”。但是，这样的电文无法翻译，例如传送过去的字符串中前4个字符的字串“0000”就可以有很多种译法，或是“AAAA ”或者“BB ”，或者“ABA ”等。因此，若要设计长短不等的编码，则必须是任一字符的编码都不是另一个字符的编码的前缀，这种编码称作前缀编码。 然而，如何进行前缀编码就是利用哈夫曼树来做，也就有了现在的哈夫曼编码和译码。 二、概要设计 利用哈夫曼树编/译码 （一）、建立哈夫曼树 （二）、对哈夫曼树进行编码 （三）、输出对应字符的编码 （四）、译码过程 主要代码实现： struct code //结构体的定义 { char a; int w; int parent; int lchild; int rchild; }; void creation(code *p,int n,int m); //建立哈夫曼树 void coding(code *p,int n); //编码 void display(code *p,int n,int m); //输出函数 void translate(char **hc,code *p,int n); //译码 三、 详细设计 （一）、建立哈夫曼树 a b c d 1 2 3 4 5 * * * 6 7 a b * c * a b * c * d * 序号： 字符： 权值： 1 2 3 4 3 6 10 a b * 1 2 1 2 3 3 1 2 3 3 6 4 10 3 6 图3-1 图3-2 图3-3 一、设计思想 程序要求： 利用哈夫曼树对字符串进行编码,要求每个字符有自己唯一的编码。将得到的一串字串译成0、1编码后存到一个文件夹中，然后再从这个文件夹中读出这串编码进行解码。 实现方法： 输入一串字符，要求字符的区间为大写的26个英文字母，将获得的串字符用计算权值的函数（jsquanzhi()）进行字符统计，统计出现的字符种数以及每种字符出现的次数，将该种字符出现的次数作为它的权值。将出现的字符的权值和该字符依次分别赋给两个结构体HT和HC，利用HT（节点）权值的大小建立哈夫曼树，首先用选择函数select（）函数选择两个权值最小的字符作为叶子节点，创建一个新的节点作为这两个叶节点的父节点，被选中的节点给他的HT[i].parent赋值是他下次不再被选中，父节点的权值为，子节点的权值之和。然后将该将父节点放入筛选区中，再进行选择（被选过的不再被使用），直到所有的节点都被使用，这样一个哈夫曼树就被建立了。根据每个字符在哈夫曼书中的位置来编译每个字符的0、1密文代码，从叶节点判断该叶节点是其父节点的左右字左字为‘0’，右子为‘1’，在判断父节点是上级父节点的左右子直至根节点，将生成的0、1字符串按所表示的字符倒序存入HC相应的字符的bins[]数组。 重新一个一个字符的读取输入的字符串，按照字符出现的顺序将它转为0、1代码并存到一个txt文件夹中去。解码时从文件夹中，一个一个字符的读出那串0、1代码赋给一个临时字符串cd[]，用该字符串与每个字符的HC[i].bins密文比较，直到与一个字符的密文相同时，译出该字符，将字符存放在临时字符数组tempstr[]中，清空临时字符串继续读取0、1代码进行翻译，直至文件密文结束为止。于是就得到了原先被加密的那串字符串。 北京邮电大学电信工程学院 数据结构 实 验 报 告 实验名称： ____Huffman 编码 /解码器 _____ 学生姓名： __________________ 班级： __________________ 班内序号： __________________ 学号： __________________ 日期： ___________________ - 1．实验要求 利用二叉树结构实现哈夫曼编/ 解码器。 基本要求： 1.初始化 (Init) ：能够对输入的任意长度的字符串s 进行统计，统计每个字符的频度，并建 立哈夫曼树 2.建立编码表 (CreateTable)：利用已经建好的哈夫曼树进行编码，并将每个字符的编码输出。 3.编码 (Encoding) ：根据编码表对输入的字符串进行编码，并将编码后的字符串输出。 4.译码 (Decoding) ：利用已经建好的哈夫曼树对编码后的字符串进行译码，并输出译码结果。 5.计算输入的字符串编码前和编码后的长度，并进行分析，讨论赫夫曼编码的压缩效果。2. 程序分析 2.1 存储结构 静态三叉链表 Weight Lchild Rchild parent 2.2 程序流程(或程序结构、或类关系图等表明程序构成的内容，一般为流程图等 ) 2.2.1.流程图 开始 输入进行编码的字符串 统计各个字符的频度，并对各叶子节点 的权重赋值 初始化各节点的Lchild ， Rchild 和 parent 进行哈弗曼编码 是否最后一个字符 是 输出各字符编码 对字符串进行编码 找到当前字符编码，复制到总编码中是否最后一个字符 是 输出各字符串编码 对哈弗曼码进行译码 输出译码结果是 否 判断 双亲 节点 否 - 该节点是否为根节点 否 若为左孩子若为右孩子 编码前插入0编码前插入1 目录 摘要………………………………………………………………………..………………II Abstract …………………………………………………………………………..………... II 第一章课题描述 (1) 1.1 问题描述 (1) 1.2 需求分析…………………………………………………..…………………………… 1 1.3 程序设计目标…………………………………………………………………………… 第二章设计简介及设计方案论述 (2) 2.1 设计简介 (2) 2.2 设计方案论述 (2) 2.3 概要设计 (2) 第三章详细设计 (4) 3.1 哈夫曼树 (4) 3.2哈夫曼算 法 (4) 3.2.1基本思 想 (4) 3.2.2存储结 构 (4) 3.3 哈夫曼编码 (5) 3.4 文件I/O 流 (6) 3.4.1 文件流 (6) 3.4.2 文件的打开与关闭 (7) 3.4.3 文件的读写 (7) 3..5 C语言文件处理方式…………………………………………………………………… 第四章设计结果及分析 (8) 4.1 设计系统功能 (8) 4.2 进行系统测试 (8) 总结 (13) 致谢 (14) 参考文献 (15) 附录主要程序代码 (16) 摘要 在这个信息高速发展的时代，每时每刻都在进行着大量信息的传递，到处都离不开信息，它贯穿在人们日常的生活生产之中，对人们的影响日趋扩大,而利用哈夫曼编码 进行通信则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。在生产中则可以更大可能的降低成本从而获得更大的利润，这也是信息时代发展的趋势所在。本课程设计的目的是使学生学会分析待加工处理数据的特性，以便选择适当的逻辑结构、存储结构以及进行相应的算法设计。学生在学习数据结构和算法设计的同时，培养学生的抽象思维能力、逻辑推理能力和创造性的思维方法，增强分析问题和解决问题的能力。此次设计的哈夫曼编码译码系统，实现对给定报文的编码和译码，并且任意输入报文可以实现频数的统计,建立哈夫曼树以及编码译码的功能。这是一个拥有完备功能的系统程序，对将所学到的知识运用到实践中,具有很好的学习和研究价值. 关键词：信息；通讯；编码；译码；程序 Abstract This is a date that information speeding highly development and transmit哈夫曼树编码译码实验报告(DOC)
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