用哈夫曼树实现压缩解压程序是用VC++6.0编译完成的，可以完成对任意文件的压缩解压（为方便寻找，压缩出的文件与待压缩文件在同一文件夹中），但压缩文件夹还不可以，另外该程序还能打印出压缩时所建立的哈夫曼树及哈夫曼编码。源代码如下：
#include
#include
#include
#include
typedef struct node
{
long w;
short p,l,r;
}htnode,*htnp;
typedef struct huffman_code
{
unsigned char len;
unsigned char *codestr;
}hufcode;
typedef char **huffmancode;
int initial_files(char *source_filename,FILE **inp,char *obj_filename,FILE **outp);
char *create_filename(char *source_filename,char* obj_filename);
int compress(char *source_filename,char *obj_filename);
long frequency_data(FILE *in,long fre[]);
int search_set(htnp ht,int n,int *s1, int *s2);
int create_hftree(long w[],int n,htnode ht[]);
int encode_hftree(htnp htp,int n,hufcode hc[]);
unsigned char chars_to_bits(const unsigned char chars[8]);
int write_compress_file(FILE *in,FILE *out,htnp ht,hufcode hc[],char* source_filename,long source_filesize);
int decompress(char *source_filename,char *obj_filename);
void get_mini_huffmantree(FILE* in,short mini_ht[][2]);
int write_decompress_file(FILE *in,FILE* out,short mini_ht[][2],long bits_pos,long obj_filesize);
int d_initial_files(char *source_filename,FILE **inp,char *obj_filename,FILE **outp);
main()
{
int s;
char filename[10];
system("color 3F");
printf("
***************************************\n");
printf(" * 菜单：*\n");
printf(" * 1.——————压缩——————*\n");
printf(" * 2.—————-解压缩—————- *\n");
printf(" * 0.——————退出——————*\n");
printf("
***************************************\n");
scanf("%d",&s);
while(s!=0)
{
getchar();
switch(s)
{
case 1:
puts("请输入待压缩文件路径：");
gets(filename);
compress(filename,NULL);
break;
case 2:
puts("请输入待解压文件路径：");
gets(filename);
decompress(filename,NULL);
break;
default :
printf("指令错误！请重新输入指令：\n");
}
puts(" ");
printf("
***************************************\n");
printf(" * 菜单：*\n");
printf(" * 1.——————压缩——————*\n");
printf(" * 2.—————-解压缩—————- *\n");
printf(" * 0.——————退出——————*\n");
printf("
***************************************\n");
scanf("%d",&s);
}
}
int initial_files(char *source_filename,FILE **inp,char
*obj_filename,FILE **outp)
{
if(fopen(source_filename,"rb")==NULL)
{
return -1;
}
if(obj_filename==NULL)
{
if((obj_filename=(char*)malloc(256*sizeof(char)))==NULL)
{
return -1;
}
create_filename(source_filename,obj_filename);
}
if(strcmp(source_filename,obj_filename)==0)
{
return -1;
}
printf("待压缩文件:%s,压缩文件:%s\n",source_filename,obj_filename);
if((*outp=fopen(obj_filename,"wb"))==NULL)
{
return -1;
}
if((*inp=fopen(source_filename,"rb"))==NULL)
{
return -1;
}
free(obj_filename);
return 0;
}
char *create_filename(char *source_filename,char* obj_filename) {
char *temp;
if((temp=strrchr(source_filename,'.'))==NULL)
{
strcpy(obj_filename,source_filename);
strcat(obj_filename,".zip");
}
else
{
strncpy(obj_filename,source_filename,temp-source_filename);
obj_filename[temp-source_filename]='\0';
strcat(obj_filename,".zip");
}
return obj_filename;
}
int compress(char *source_filename,char *obj_filename)
{
FILE *in,*out;
char ch;
int error_code,i,j;
float compress_rate;
hufcode hc[256];
htnode ht[256*2-1];
long frequency[256],source_filesize,obj_filesize=0;
error_code=initial_files(source_filename,&in,obj_filename,&out);
if(error_code!=0)
{
puts("文件打开失败！请重新输入文件路径：");
return error_code;
}
source_filesize=frequency_data(in,frequency);
printf("文件大小%ld 字节\n",source_filesize);
error_code=create_hftree(frequency,256,ht);
if(error_code!=0)
{
puts("建立哈夫曼树失败！");
return error_code;
}
error_code=encode_hftree(ht,256,hc);
if(error_code!=0)
{
puts("建立哈夫曼编码失败！");
return error_code;
}
for(i=0;i<256;i++)
obj_filesize+=frequency[i]*hc[i].len;
obj_filesize=obj_filesize%8==0?obj_filesize/8:obj_filesize/8+1;
for(i=0;i<256-1;i++)
obj_filesize+=2*sizeof(short);
obj_filesize+=strlen(source_filename)+1;
obj_filesize+=sizeof(long);
obj_filesize+=sizeof(unsigned int);
compress_rate=(float)obj_filesize/source_filesize;
printf("压缩文件大小:%ld字节,压缩比例:%.2lf%%\n",obj_filesize,compress_rate*100);
error_code=write_compress_file(in,out,ht,hc,source_filename,source_file size);
if(error_code!=0)
{
puts("写入文件失败！");
return error_code;
}
puts("压缩完成!");
puts(" ");
puts("是否打印该文件中字符对应的huffman树及编码？");
puts(" Please input Y OR N");
do{
scanf("%s",&ch);
switch(ch)
{
case 'Y':
puts("以下是哈夫曼树：");
for(i=256;i<256*2-2;i++)
{
if(ht[i].w>0)
printf("%-10d%-10d%-10d%-10d%-10d\n",i,ht[i].w,ht[i].p,ht[i].l,ht[i] .r);
}
puts("以下是哈夫曼编码：");
for(i=0;i<256;i++)
{
if(frequency[i]==0)
i++;
else
{
printf("%d\t",frequency[i]);
for(j=0;j printf(" %d",hc[i].codestr[j]); printf("\n"); } } break; case 'N': break; default : printf("指令错误！请重新输入指令：\n"); } }while(ch!='Y'&&ch!='N'); fclose(in); fclose(out); for(i=0;i<256;i++) { free(hc[i].codestr); } return 0; } long frequency_data(FILE *in,long frequency[]) { int i,read_len; unsigned char buf[256]; long filesize; for(i=0;i<256;i++) { frequency[i]=0; } fseek(in,0L,SEEK_SET); read_len=256; while(read_len==256) { read_len=fread(buf,1,256,in); for(i=0;i { frequency[*(buf+i)]++; } } for(i=0,filesize=0;i<256;i++) { filesize+=frequency[i]; } return filesize; } int search_set(htnp ht,int n,int *s1, int *s2) { int i,x; long minValue = 1000000,min = 0; for(x=0;x { if(ht[x].p==-1) break; } for(i=0;i { if(ht[i].p==-1 && ht[i].w < minValue) { minValue = ht[i].w; min=i; } } *s1 = min; minValue = 1000000,min = 0; for(i=0;i { if(ht[i].p==-1 && ht[i].w < minValue && i != *s1) { minValue = ht[i].w; min=i; } } *s2 = min; return 1; } int create_hftree(long w[],int n,htnode ht[]) { int m,i,s1,s2; if (n<1) return -1; m=2*n-1; if (ht==NULL) return -1; for(i=0;i { ht[i].w=w[i]; ht[i].p=ht[i].l=ht[i].r=-1; } for(;i { ht[i].w=ht[i].p=ht[i].l=ht[i].r=-1; } for(i=n;i { search_set(ht,i,&s1,&s2); ht[s1].p = ht[s2].p = i; ht[i].l = s1; ht[i].r = s2; ht[i].w = ht[s1].w + ht[s2].w; } return 0; } int encode_hftree(htnp htp,int n,hufcode hc[]) { int i,j,p,codelen; unsigned char *code=(unsigned char*)malloc(n*sizeof(unsigned char)); if (code==NULL) return -1; for(i=0;i { for(p=i,codelen=0;p!=2*n-2;p=htp[p].p,codelen++) { code[codelen]=(htp[htp[p].p].l==p?0:1); } if((hc[i].codestr=(unsigned char *)malloc((codelen)*sizeof(unsigned char)))==NULL) { return -1; } hc[i].len=codelen; for(j=0;j { hc[i].codestr[j]=code[codelen-j-1]; } } free(code); return 0; } unsigned char chars_to_bits(const unsigned char chars[8]) { int i; unsigned char bits=0; bits|=chars[0]; for(i=1;i<8;++i) { bits<<=1; bits|=chars[i]; } return bits; } int write_compress_file(FILE *in,FILE *out,htnp ht,hufcode hc[],char* source_filename,long source_filesize) { unsigned int i,read_counter,write_counter,zip_head=0xFFFFFFFF; unsigned char write_char_counter,code_char_counter,copy_char_counter, read_buf[256],write_buf[256],write_chars[8],filename_size=strlen(source _filename); hufcode *cur_hufcode; fseek(in,0L,SEEK_SET); fseek(out,0L,SEEK_SET); fwrite(&zip_head,sizeof(unsigned int),1,out); fwrite(&filename_size,sizeof(unsigned char),1,out); fwrite(source_filename,sizeof(char),filename_size,out); fwrite(&source_filesize,sizeof(long),1,out); for(i=256;i<256*2-1;i++) { fwrite(&(ht[i].l),sizeof(ht[i].l),1,out); fwrite(&(ht[i].r),sizeof(ht[i].r),1,out); } write_counter=write_char_counter=0; read_counter=256; while(read_counter==256) { read_counter=fread(read_buf,1,256,in); for(i=0;i cur_hufcode=&hc[read_buf[i]]; code_char_counter=0; while(code_char_counter!=cur_hufcode->len) { copy_char_counter= (8-write_char_counter > cur_hufcode->len-code_char_counter ? cur_hufcode->len-code_char_counter : 8-write_char_counter); memcpy(write_chars+write_char_counter,cur_hufcode->codestr+code_c har_counter,copy_char_counter); write_char_counter+=copy_char_counter; code_char_counter+=copy_char_counter; if(write_char_counter==8) { write_char_counter=0; write_buf[write_counter++]=chars_to_bits(write_chars); if(write_counter==256) { fwrite(write_buf,1,256,out); 利用哈夫曼编码实现压缩和解压缩 1.问题描述 利用哈夫曼编码，实现压缩和解压缩的数据元素具有如下形式: 结点： weight:存储结点的权值 parent:是结点双亲在向量中的下标 lchild:结点的左儿子向量下标 rchild:结点右儿子向量下标 bits:位串，存放编码 ch:字符 start:编码在位串中的起始位置 文件操作记录： b:记录字符在数组中的位置 count:字符出现频率（权值） lch、rch、parent:定义哈夫曼树指针变量 bits[256]:定义存储哈夫曼编码的数组 2.功能需求 对于给定的一组字符，可以根据其权值进行哈夫曼编码，并能输出对应的哈夫曼树和哈夫曼编码；实现哈夫曼解码。能够分析文件，统计文件中出现的字符，再对文件进行编码，实现文件的压缩和解压缩，能够对于文件的压缩，比例进行统计，能够打印文件。 3.实现要点 （1）构造哈弗曼树过程中，首先将初始森林的各根结点的双亲和左、右儿子指针置-1；叶子在向量T的前n个分量中，构成初始森林的n个结点；对森林中的树进行n次合并， 并产生n-1个新结点，依次放入向量T的第i个分量中。 （2）编码过程中，从叶子T[i]出发，利用双亲的指针找到双亲T[p]；再根据T[p]的孩子指针可以知道T[i]是T[p]的左儿子还是右儿子，若是左儿子，则生成代码0，否则生成代码1； （3）在文件压缩和解压过程中，主要参考网上资料，每个步骤都基本理解，并注上了详细解析。 4．函数定义 功能：输入权重，构造一棵哈弗曼树 void huffman(hftree T) { if(n<1 || n > m)return; int i,j,p1,p2; float small1,small2; //初始化 cout<<"请输入叶子权重(5个)："< #include 授课时间11.9 第17 次课 2007-07-18 哈夫曼树（Huffman树）是带权路径长度最小的二叉树。根据哈夫曼树的定义，一棵二叉树要使其带权路径长度最小，必须使权值越大的叶子结点越靠近根结点，而权值越小的叶子结点越远离根结点。哈夫曼依据这一特点提出了哈夫曼算法，其基本思想是： ⑴初始化：由给定的n个权值{w1，w2，…，wn}构造n棵只有一个根结点的二叉树，从而得到一个二叉树集合F＝{T1， T2，…，Tn}； ⑵选取与合并：在F中选取根结点的权值最小的两棵二叉树分别作为左、右子树构造一棵新的二叉树，这棵新二叉树的根结点的权值为其左、右子树根结点权值之和； ⑶删除与加入：在集合F中删除作为左、右子树的两棵二叉树，并将新建立的二叉树加入到集合F中； ⑷重复⑵、⑶两步，当集合F中只剩下一棵二叉树时，这棵二叉树便是哈夫曼树。 通过上述Huffman树的构造过程，我们可以得到如下要点： ⑴当有n个权值（相应的Huffman树中有n个叶子），共需合并n-1次； ⑵每合并一次产生一个分支结点，经过n-1次合并后得到的Huffman树中共有2n-1个结点，其中有n-1个分支结点； ⑶在Huffman树中只有度为0（叶子结点）和度为2（分支结点）的结点，不存在度为1的结点； ⑷算法要求选取根结点权值最小的两棵二叉树作为左右子树构造一棵新的二叉树，但并没有要求哪一棵作左子树，哪一棵作右子树，所以左右子树的顺序是任意的； ⑸对同一组权值可以构造出不同的huffman树，但是他们的带权路径长度相同。 在建立Huffman树的过程中有以下三种常见的错误： ⑴在合并中不是选取根结点权值最小的两棵二叉树（包括已合并的和未合并的），而是选取未合并的根结点权值最小的一棵二叉树与已经合并的二叉树合并，如图5-10所示。 ⑵每次都是在未合并的二叉树中选取根结点的权值最小的两棵子树，如图5-11所示。 ⑶有时没有严格按照哈夫曼算法也构造出带权路径长度与哈夫曼树相同的二叉树，但那只是巧合，没有规律性，而没有规律性的解法不利于用计算机进行处理。 实验报告 实验课名称：数据结构实验 实验名称：文件压缩问题 班级：20132012 学号：姓名：时间：2015-6-9 一、问题描述 哈夫曼编码是一种常用的数据压缩技术，对数据文件进行哈夫曼编码可大大缩短文件的传输长度，提高信道利用率及传输效率。要求采用哈夫曼编码原理，统计文本文件中字符出现的词频，以词频作为权值，对文件进行哈夫曼编码以达到压缩文件的目的，再用哈夫曼编码进行译码解压缩。 二、数据结构设计 首先定义一个结构体： struct head { unsigned char b; //记录字符 long count; //权重 int parent,lch,rch; //定义双亲，左孩子，右孩子 char bits[256]; //存放哈夫曼编码的数组 } header[512],tmp; //头部一要定设置至少512个,因为结 点最多可达256,所有结点数最多可 达511 三、算法设计 输入要压缩的文件读文件并计算字符频率根据字符的频率，利用Huffman 编码思想创建Huffman树由创建的Huffman树来决定字符对应的编码，进行文件的压缩解码压缩即根据Huffman树进行译码 设计流程图如图1.1所示。 图1.1 设计流程图 (1)压缩文件 输入一个待压缩的文本文件名称(可带路径)如:D:\lu\lu.txt 统计文本文件中各字符的个数作为权值,生成哈夫曼树；将文本文件利用哈夫曼树进行编码,生成压缩文件。压缩文件名称=文本文件名.COD 如:D:\lu\lu.COD 压缩文件内容=哈夫曼树的核心内容+编码序列 for(int i=0;i<256;i++) { header[i].count=0; //初始化权重 header[i].b=(unsigned char)i; //初始化字符 } ifstream infile(infilename,ios::in|ios::binary); while(infile.peek()!=EOF) { infile.read((char *)&temp,sizeof(unsigned char)); //读入一个字符 header[temp].count++; //统计对应结点字符权重 flength++; //统计文件长度 } infile.close(); //关闭文件 for(i=0;i<256-1;i++) //对结点进行冒泡排序,权重大的放在上面，编码时效率高 for(int j=0;j<256-1-i;j++) if(header[j].count 实验二二叉树的遍历及霍夫曼编码 班级：计科1101班 学号：0909101605 姓名：杜茂鹏 2013年5月22日 一、实验目的 掌握二叉树的建立及遍历操作，霍夫曼编码基本操作及存储结构表示 二、实验内容 1. 系统要求包含以下功能 1）初始化：从终端读入字符集大小n，以及n个字符和n个权值（或者读入字符集和频度数据文件），建立哈夫曼树，并将哈夫曼树存入到文件HfmTree 中。 2）编码：利用已建好的哈夫曼树（如果不在内存中，则从文件中读入），从文件ToBeTran中读入原文，对原文进行编码，将编码后的结果存入文件CodeFile 中。 3）译码：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。 4）打印：打印输出哈夫曼树，显示ToBeTran, TextFile和CodeFile文件的内容。 三、实验要求 1．在上机前写出全部源程序； 2．能在机器上正确运行程序； 3．用户界面友好。 四、概要设计 1）首先动态分配数组存储霍夫曼树及存储霍夫曼编码表，然后从终端或文件读入霍夫曼树的字符变量及其频度，初始化建立霍夫曼树并将其写入文件HfmTree.txt中。 2）从指定的文件succe.txt中读入原文，利用已经编好的霍夫曼树对其编码，将编码结果写入文件Coding.txt保存。 3）利用已建好的哈夫曼树将文件Coding.txt中的代码进行译码，结果存入文件decoding.txt中。 五、测试数据： 2．原文内容“THIS IS MY PROGRAM” 六、详细设计 实验内容(原理、操作步骤、程序代码) //建立霍夫曼树，对原文进行编码、译码 #include 实验四哈夫曼树与哈夫曼编码 一、实验目的 1、使学生熟练掌握哈夫曼树的生成算法。 2、熟练掌握哈夫曼编码的方法。 二、实验内容 [问题描述] 已知n个字符在原文中出现的频率，求它们的哈夫曼编码。[基本要求] 1. 初始化：从键盘读入n个字符，以及它们的权值，建立Huffman 树。（具体算法可参见教材P147的算法6.12） 2. 编码：根据建立的Huffman树，求每个字符的Huffman 编码。 对给定的待编码字符序列进行编码。 [选作内容] １. 译码：利用已经建立好的Huffman树，对上面的编码结果译码。 译码的过程是分解电文中的字符串，从根结点出发，按字符’0’和’1’确定找左孩子或右孩子，直至叶结点，便求得该子串相应的字符。 4. 打印 Huffman树。 ［测试数据］ 利用教材P.148 例6－2中的数据调试程序。可设8种符号分别为A,B,C,D,E,F,G,H。编/译码序列为“CFBABBFHGH”(也可自己设定数据进行测试)。 三、算法设计 1、主要思想：******************赫夫曼树的构造 ********************** (1) 由给定的 n 个权值{w1, w2, …, wn}，构造具有 n 棵二 叉树的森林 F ={T1, T2, …, Tn }，其中每棵二叉树 Ti 只有一个带权为 wi 的根结点, 其左、右子树均为空。 (2) 在 F 中选取两棵根结点的权值最小的二叉树, 作为 左、右子树构造一棵新的二叉树。置新的二叉树的根结点的权值为其左、右子树上根结点的权值之和。 (3)在 F 中删去这两棵二叉树, 把新的二叉树加入F。 (4)重复(2)和(3), 直到 F 中仅剩下一棵树为止。 ****************************霍夫曼编码***************************** 主要用途是实现数据压缩。由于赫夫曼树中没有度为1的节点，则一棵有n个叶子结点的赫夫曼树共有2n-1个结点，可以存储在一个大小为2n-1的一维数 组中。由于在构成赫夫曼树之后，为求编码需从叶子结点出发走一条从叶子到根的路径；而为译码需从根出发走一条从根到叶子的路径。则对每个结点而言，既须知双亲的信息，又需知孩子结点的信息。 2、本程序包含三个模块 1）主函数 Int main() { 先输入结点总数； 分别输入各个结点； 调用建立哈夫曼树函数； 调用编码函数读入建立的哈夫曼树进行编码 } 3、元素类型、结点类型和指针类型 typedef struct //定义新数据类型即结点结构 数据结构课程设计设计题目：哈夫曼树及其应用 学院：计算机科学与技术 专业：网络工程 班级：网络 131 学号：1308060312 学生姓名：谢进 指导教师：叶洁 2015年7 月12 日 设计目的： 赫夫曼编码的应用很广泛，利用赫夫曼树求得的用于通信的二进制编码称为赫夫曼编码。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，这就是赫夫曼编码。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。 1、熟悉树的二叉树的存储结构及其特点。 2、掌握建立哈夫曼树和哈夫曼编码的方法。 设计内容： 欲发一封内容为AABBCAB ……(共长 100 字符,字符包括A 、B 、C 、D 、E 、F六种字符)，分别输入六种字符在报文中出现的次数（次数总和为100），对这六种字符进行哈夫曼编码。 设计要求： 对输入的一串电文字符实现赫夫曼编码，再对赫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，构造一棵赫夫曼树，此构造过程称为赫夫曼编码。设计实现的功能： 1.以二叉链表存储， 2.建立哈夫曼树； 3.求每个字符的哈夫曼编码并显示。 一、需求分析 1、本演示程序实现Haffman编/译码器的作用，目的是为信息收发站提供一个编/译系统， 从而使信息收发站利用Haffman编码进行通讯，力求达到提高信道利用率，缩短时间，降低成本等目标。系统要实现的两个基本功能就是：①对需要传送的数据预先编码； ②对从接收端接收的数据进行译码； 2、本演示程序需要在终端上读入n个字符（字符型）及其权值（整形），用于建立Huffman 树,存储在文件hfmanTree.txt中；如果用户觉得不够清晰还可以打印以凹入表形式显示的Huffman树； 3、本演示程序根据建好的Huffman树，对文件的文本进行编码，结果存入文件CodeFile 中；然后利用建好的Huffman树将文件CodeFile中的代码进行译码，结果存入文件TextFile中；最后在屏幕上显示代码（每行50个），同时显示对CodeFile中代码翻译后的结果； 4、本演示程序将综合使用C++和C语言； 5、测试数据： (1)教材例6-2中数据：8个字符，概率分别是0.05，0.29，0.07，0.08，0.14，0.23，0.03， 0.11，可将其的权值看为5，29，7，8，14，23，3，11 (2)用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立Haffman树，并实现以下报文的编码和 一、概要设计 1、设定哈夫曼树的抽象数据类型定义 ADT Huffmantree{ 数据对象：D={a i| a i∈Charset,i=1,2,3,……n,n≥0} 数据关系：R1＝{< a i-1, a i >| a i-1, a i∈D, i=2,3,……n} 基本操作： Initialization(&HT，&HC,w，n,ch) 操作结果：根据n个字符及其它们的权值w[i],建立Huffman树HT,用字符数组ch[i]作为中间存储变量，最后字符编码存到HC中； Encodeing(n) 操作结果：根据建好的Huffman树，对文件进行编码，编码结果存入到文件CodeFile 中 Decodeing(HT,n) 操作结果：根据已经编译好的包含n个字符的Huffman树HT，将文件的代码进行翻译，结果存入文件TextFile中 } ADT Huffmantree 实验三树的应用 一.实验题目： 树的应用——哈夫曼编码 二.实验内容： 利用哈夫曼编码进行通信可以大大提高信道的利用率，缩短信息传输的时间，降低传输成本。根据哈夫曼编码的原理，编写一个程序，在用户输入结点权值的基础上求哈夫曼编码。 要求：从键盘输入若干字符及每个字符出现的频率，将字符出现的频率作为结点的权值，建立哈夫曼树，然后对各个字符进行哈夫曼编码，最后打印输出字符及对应的哈夫曼编码。 三、程序源代码: #include 合肥学院 计算机科学与技术系 课程设计报告 2009～2010学年第二学期 课程数据结构与算法 课程设计名称英文文件的压缩和解压缩 学生姓名 学号 专业班级 指导教师李红沈亦军 2010 年 6 月 题目：（采用哈夫曼编码思想实现文件的压缩和解压缩功能，并提供压缩前后的占用空间之比）（1）压缩原文件的规模应不小于5K。（2）提供解压缩后文件与原文件的相同性比较功能。 一、问题分析和任务定义。 1.1问题分析 本实验是利用哈夫曼编码思想，设计对一个文本文件中的字符进行哈夫曼编码，生成编码文件（压缩文件）；反过来，可将一个压缩文件译码还原为一个文本文件(.txt)。要解决以上问题，需从以下几个方面着手： （1）如何读入待压缩的文本文件，统计文本文件中各字符的频数及出现的字符个数； （2）如何构造huffman树，进行huffman编码，生成压缩文件（后缀名.txt （3）如何读入待解压的压缩文件名,并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，生成解压文件（后缀名为.txt）； （4）如何提供压缩前后的占用空间之比 1.2输入、输出数据的形式、值的范围，算法（程序）所能达到的功能 本实验的数据主要是以字符型为主，还有一些自定义的整形和浮点型变量，该实验室对文件进行压缩和解压（被压缩文件容量要求大于>5KB），通过该算法程序可以大致上满足实验所要求的功能，即压缩原文件的规模不小于5KB，提供了压缩后的文件与原文件的压缩比例，也即提供了性能比较功能 1.3 测试用的数据 本实验的数据是通过读入一个名为huffman.txt的文本文档，文档中内容为字符型数据。 所测试的部分数据： #include if((*ht)[i].weight < (*ht)[min].weight) min = i; } } *s2 = min; } void CrtHuffmanTree(HuffmanTree *ht , int *w, int n) { /* w存放已知的n个权值，构造哈夫曼树ht */ int m,i; int s1,s2; m=2*n-1; *ht=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode)); /*0号单元未使用*/ for(i=1;i<=n;i++) {/*1-n号放叶子结点，初始化*/ (*ht)[i].weight = w[i]; (*ht)[i].LChild = 0; (*ht)[i].parent = 0; (*ht)[i].RChild = 0; } for(i=n+1;i<=m;i++) { (*ht)[i].weight = 0; (*ht)[i].LChild = 0; (*ht)[i].parent = 0; (*ht)[i].RChild = 0; } /*非叶子结点初始化*/ /* ------------初始化完毕！对应算法步骤1---------*/ for(i=n+1;i<=m;i++) /*创建非叶子结点,建哈夫曼树*/ { /*在(*ht)[1]~(*ht)[i-1]的范围内选择两个parent为0且weight最小的结点，其序号分别赋值给s1、s2返回*/ select(ht,i-1,&s1,&s2); (*ht)[s1].parent=i; (*ht)[s2].parent=i; (*ht)[i].LChild=s1; (*ht)[i].RChild=s2; (*ht)[i].weight=(*ht)[s1].weight+(*ht)[s2].weight; } }/*哈夫曼树建立完毕*/ void outputHuffman(HuffmanTree HT, int m) { if(m!=0) { 常熟理工学院微课教学比赛教学设计 1、课程基本信息 课程名称：哈夫曼树及应用所属课程：数据结构与算法 课程所属专业：软件工程适用专业：计算机类 选用教材：严蔚敏，吴伟明编著《数据结构（C语言版）》北京：清华大学出版社，2007 主讲人：周思林时长：15分钟 所属学校：常熟理工学院所属院系：计算机科学与工程学院 2.教学背景 《数据结构与算法》课程是计算机类专业的学科基础课程，本节微课“哈夫曼树及应用”属于数据结构课程中的“树与二叉树”章节中的重点及难点。 2.1《数据结构与算法》课程简介及特点 《数据结构与算法》课程是计算机类专业的学科基础课程，同时也是计算机类专业的核心课程。课程的主要目标是使学生理解和掌握基本数据结构的概念、经典算法的思想及实现方法，具备为应用所涉及的数据选择适当的逻辑结构、存储结构及其相应的操作算法的能力。数据结构与算法课程的学习也是复杂程序设计的训练过程，通过算法设计和实践，培养学生的数据抽象和复杂程序设计能力。 《数据结构与算法》课程由线性结构、树形结构、图状结构三种逻辑结构和查找、排序算法为主体，结合应用型本科院校特点，通过实践理解和掌握基本数据结构与算法，在实践中提高学生的专业素养和专业技能。 2.2本节微课课程特点 “树与二叉树——哈夫曼树及应用”是《数据结构与算法》课程中第六章“树与二叉树”的核心内容之一，同时也是该章节的教学难点。 本节微课采用案例驱动法进行教学，调动学生的学习积极性，引导学生发现问题、思考问题、解决问题，利用形象的多媒体动画展示案例的执行过程，将哈夫曼树及编码复杂的程序结构趣味化、形象化。由发送报文问题引入课程，循序渐进的介绍哈夫曼树的概念、逻辑特性、存储结构和算法实现，使学生掌握哈夫曼树及编码的基本概念和算法，提升学生的程序设计及逻辑思维能力。 3.教学设计 3.1教学目的 通过本节微课的学习，培养学生以下几个方面的能力： （1）理解哈夫曼树的应用范围和场景，并能灵活运用； （2）掌握哈夫曼树及编码的概念、求解算法基本思想，针对实例，能构造哈夫曼树，求解哈夫 1.问题描述 哈弗曼树的编码与译码 —功能：实现对任何类型文件的压缩与解码 —输入：源文件，压缩文件 —输出：解码正确性判定，统计压缩率、编码与解码速度 —要求：使用边编码边统计符号概率的方法（自适应Huffman编码）和事先统计概率的方法（静态Huffman编码） 2.1程序清单 程序书签： 1.main函数 2.压缩函数 3.select函数 4.encode函数 5.解压函数 #include long weight; //权值 unsigned char ch;//字符 int parent,lchild,rchild; char code[256];//编码的位数最多为256位int CodeLength;//编码长度 }hfmnode[512]; void compress(); void uncompress(); //主函数 void main() { int choice; printf("请选择1~3：\n"); printf("1.压缩文件\n"); printf("2.解压文件\n"); printf("3.退出！\n"); scanf("%d",&choice); if(choice==1)compress(); else if(choice==2)uncompress(); else if(choice==3)return; else printf("输入错误！"); } 实验四哈夫曼树与哈夫曼编码 一、实验内容 [问题描述] 已知n个字符在原文中出现的频率，求它们的哈夫曼编码。[基本要求] 1. 初始化：从键盘读入n个字符，以及它们的权值，建立Huffman 树。（具体算法可参见教材P147的算法6.12） 2. 编码：根据建立的Huffman树，求每个字符的Huffman 编码。 对给定的待编码字符序列进行编码。 二、概要设计 算法设计： 要是实现哈夫曼树的操作，首先创建一个哈夫曼树，在创建哈夫曼树的时候，对哈夫曼树的叶子和非叶子结点进行初始化，而在建立哈夫曼树时，最难的该是选择权值最小的两个顶点，然后两个结点的权值和作为新的权值，再选择两个权值最小的作为新的两个结点创建一个小的二叉树的子树；创建哈夫曼树后，进行编码，在编码过程中，先找到根，然后遍历，左孩子用0标记，右孩子用1标记，最后将编码好的哈夫曼树进行输出，就可以知道哈夫曼树的编码了。 流程图： 算法： 模块： 在分析了实验要求和算法分析之后，将程序分为四个功能函数，分别如下： 首先建立一个哈夫曼树和哈夫曼编码的存储表示： typedef struct { int weight; int parent,lchild,rchild; char elem; }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CrtHuffmanTree(HuffmanTree *ht , int *w, int n)：w存放n个字符的权值，构造哈夫曼树HT。先将叶子初始化，再将非叶子结点初始化，然后构造哈夫曼树。 构造哈夫曼树： for(i=n+1;i<=m;++i) {//在HT[1……i]选择parent为0且weight最小的两个Select(HT,i-1,&s1,&s2); 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。 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 专业基础实践报告 题目哈夫曼树及应用 起讫日期2008年6月30日至2008年7月11日所在院系软件学院 学生姓名专业计算机 班级学号 指导教师职称 所在单位软件学院 2008年7 月11 日 目录 一、任务及要求 (1) 二、总体设计 (3) 三、运行效果 (16) 四、总结 (22) 五、附录 (23) 参考文献 1.唐策善?《数据结构---用C语言描述》?高等教育出版社?1995 ?p50~p120 2.谭浩强?《C程序设计》?清华大学出版社? 2005 ? p330！p348 一、任务及要求 在本专业基础实践中，综合C语言程序设计、离散数学、数据结构等学过的 专业基础课程中的基本概念、基础知识和基本理论，进行软件设计的思想、方法 和过程的训练，提高综合素质和动手能力，达到加强专业基础知识理解程度和熟 练程度的目的。具体任务及要求如下： 1、任务 （1）给定一个包含10个以上字符的字符串，长度不少于100个字符，统计各个字符的概率，存放在数组中。 （2）根据上面统计的结果建立哈夫曼树。 （3）实现哈夫曼编码。 （4）实现哈夫曼译码。 （5）自己选做1～2个附加的任务。 2、要求 （1）算法中处理的数据要存放在文件中，实现文件的读写操作。 （2）设计程序中的各个C函数、画出模块图。 （3）程序的代码要规范、有详细的注释。 （4）按照指导教师给出的模板进行专业基础实践报告书写。 二、工作量 在2周（10个工作日）时间里，完成15-20个C函数，150-200行代码。并提交专业实践报告一份，字数不少于5000字（包括英文字符）。 三、计划安排 第1个工作日－第2个工作日：查找相关资料、书籍；确定逻辑结构并进行运算的 定义；选择存储结构并进行算法设计。 第3个工作日－第7个工作日：完成程序的编码，并且自己调试、测试。穿插进行 实践报告的撰写。 第8个工作日－第9个工作日：整理并完成专业基础实践报告，提交指导教师。第10个工作日：由教师检查软件测试效果、审阅实践报告，评定成绩。 指导教师签字： 2008年6月26日 Huffman编码对英文文本的压缩和解压缩中国地质大学计算机学院信息安全专业 信息论实验报告 #include gets(filename); ifp=fopen(filename,"rb"); if(ifp==NULL){ printf("\n\t文件打开失败!\n "); system("pause"); return; } printf("\t请您输入压缩后的文件名（如无路径则默认为桌面文件）："); gets(outputfile); ofp=fopen(outputfile,"wb"); if(ofp==NULL){ printf("\n\t压缩文件失败!\n "); system("pause"); return; } flength=0; while(!feof(ifp)){ fread(&c,1,1,ifp); header[c].count++; //字符重复出现频率+1 flength++; //字符出现原文件长度+1 } 电子科技大学 实验报告 课程名称：数据结构与算法 学生姓名：陈*浩 学号：************* 点名序号： *** 指导教师：钱** 实验地点：基础实验大楼 实验时间： 2014-2015-2学期 信息与软件工程学院 实验报告(二) 学生姓名：陈**浩学号：*************指导教师：钱** 实验地点：科研教学楼A508实验时间：一、实验室名称：软件实验室 二、实验项目名称：数据结构与算法—树 三、实验学时：4 四、实验原理： 霍夫曼编码（Huffman Coding）是一种编码方式，是一种用于无损数据压缩的熵编码（权编码）算法。1952年，David A. Huffman在麻省理工攻读博士时所发明的。 在计算机数据处理中，霍夫曼编码使用变长编码表对源符号（如文件中的一个字母）进行编码，其中变长编码表是通过一种评估来源符号出现机率的方法得到的，出现机率高的字母使用较短的编码，反之出现机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长度、期望值降低，从而达到无损压缩数据的目的。 例如，在英文中，e的出现机率最高，而z的出现概率则最低。当利用霍夫曼编码对一篇英文进行压缩时，e极有可能用一个比特来表示，而z则可能花去25个比特（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个比特。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。 霍夫曼树又称最优二叉树，是一种带权路径长度最短的二叉树。所谓树的带权路径长度，就是树中所有的叶结点的权值乘上其到根结点的路径长度（若根结点为0层，叶结点到根结点的路径长度为叶结点的层数）。树的路径长度是从树根到每一结点的路径长度之和，记为WPL=(W1*L1+W2*L2+W3*L3+...+Wn*Ln)，N个权值Wi（i=1,2,...n）构成一棵有N个叶结点的二叉树，相应的叶结点的路径长度为Li（i=1,2,...n）。 可以证明霍夫曼树的WPL是最小的。 ———用哈弗曼算法实现图像压缩 姓名：黄函 学号：2011221104210146 班级：11计科3班 算法设计课程论文 1.数字图像的冗余表现为以下几种形式：空间冗余、时间冗余、视觉冗余、信息熵冗余、结构冗余和知识冗余。 (1)空间冗余：图像内部相邻像素之间存在较强的相关性所造成的冗余。 (2)时间冗余：视频图像序列中的不同帧之间的相关性所造成的冗余。 (3)视觉冗余：是指人眼不能感知或不敏感的那部分图像信息。 (4)信息熵冗余：也称编码冗余，如果图像中平均每个像素使用的比特数大于该图像的信息熵，则图像中存在冗余，这种冗余称为信息熵冗余。 (5)结构冗余：是指图像中存在很强的纹理结构或自相似性。 (6)知识冗余：是指有些图像还包含与某些先验知识有关的信息。 2.无损压缩很常见的例子是磁盘文件的压缩。有损压缩的实例是图像和声音的压缩。 3.图像压缩的目的就是在给定位速或者压缩比下实现最好的图像质量。但是，还有一些其它的图像压缩机制的重要特性： 可扩展编码：又称渐进编码、嵌入式位流，通常表示操作位流和文件产生的质量下降（没有解压缩和再压缩）。尽管具有不同的特性，在无损编码中也有可扩展编码，它通常是使用粗糙到精细像素扫描的格式。尤其是在下载时预览图像（如浏览器中）或者提供不同的图像质量访问时（如在数据库中）可扩展编码非常有用，有几种不同类型的可扩展性： 质量渐进：又称层渐进，位流渐进更新重建的图像。 分辨率渐进：首先在低分辨率编码图像，然后编码与高分辨率之间的差别。 成分渐进：首先编码灰度数据，然后编码彩色数据。 感兴趣区域编码：图像某些部分的编码质量要高于其它部分，这种方法可以与可扩展编码组合在一起（首先编码这些部分，然后编码其它部分）。 元数据信息：压缩数据可以包含关于图像的信息用来分类、查询或者浏览图像。这些信息可以包括颜色、纹理统计信息、小预览图像以及作者和版权信息。 压缩方法的质量经常使用峰值信噪比来衡量，峰值信噪比用来表示图象有损压缩带来的噪声。但是，观察者的主观判断也认为是一个重要的、或许是最重要的衡量标准。 4.以哈弗曼算法为实例了解图像压缩算法 Huffman码是一种变长码，其基本思想是：先统计图像（已经数字化）中各灰度出现的概率，出现概率较大的赋以较短的码字，而出现概率较小的则赋以较长的码字。我们可以用下面的框图来表示Huffman编码的过程： 在整个编码过程中，统计图像各灰度级出现的概率和编码这两步都很简单，关键的是Huffman树的构造。不但编码的时候需要用到这颗树，解码的时候也必须有这颗树才能完成解码工作，因此，Huffman树还得完整的传输到解码端。 Huffman树的构造可以按照下面图2的流程图来完成。首先对统计出来的概率从小到大进行排序，然后将最小的两个概率相加；到这儿的时候，先把已经加过的两个概率作为树的两个节点，并把他们从概率队列中删除；然后把相加所得的新概率加入到队列中，对这个新队列进行排序。如此反复，直到最后两个概率相加为1的时候停止。这样，Huffman树就建立起来了。 5.哈夫曼图像压缩算法性能评价 我们主要从三方面[ 2 ]来评价Huffman的性能： （1）压缩比的大小； （2）恢复效果的好坏，也就是能否尽可能的恢复原始数据； （3）算法的简单易用性以及编、解码的速度。利用哈夫曼编码实现压缩和解压缩
实验六 哈夫曼树及哈夫曼编码
哈夫曼树及其应用教案
数据结构 哈夫曼编码实验报告
霍夫曼树实验报告
实验四 哈夫曼树与哈夫曼编码
哈夫曼树及其应用(完美版)
哈夫曼树的实验报告1
哈夫曼编码算法实现完整版
英文文件的压缩和解压缩
哈夫曼树建立、哈夫曼编码算法的实现
哈夫曼树及应用
哈夫曼树与文件解压压缩C言代码
实验四 哈夫曼树与哈夫曼编码
huffman编码译码实现文件的压缩与解压.
哈夫曼树实验报告
哈夫曼树及其应用
Huffman编码对英文文本的压缩和解压缩
哈夫曼树及其操作-数据结构实验报告(2)
用哈夫曼树实现图像压缩
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