哈夫曼编码译码系统课程设计实验报告(含源代码C++_C语言)

哈夫曼编码译码实验报告哈夫曼编码译码实验报告一、引言哈夫曼编码是一种用来对数据进行压缩的算法，它能够根据数据的频率分布来分配不同长度的编码，从而实现对数据的高效压缩。

本次实验旨在通过实际操作，深入理解哈夫曼编码的原理和实现方式，并通过编码和解码过程来验证其有效性。

二、实验目的1. 掌握哈夫曼编码的原理和算法；2. 学会使用编程语言实现哈夫曼编码和解码；3. 验证哈夫曼编码在数据压缩中的实际效果。

三、实验过程1. 数据准备在实验开始前，首先需要准备一段文本数据作为实验材料。

为了更好地展示哈夫曼编码的效果，我们选择了一篇新闻报道作为实验文本。

这篇报道涵盖了多个领域的信息，包括科技、经济、体育等，具有一定的复杂性。

2. 哈夫曼编码实现根据哈夫曼编码的原理，我们首先需要统计文本中每个字符的频率。

为了方便处理，我们将每个字符与其频率构建成一个字符-频率的映射表。

然后，我们根据频率构建哈夫曼树，将频率较低的字符作为叶子节点，频率较高的字符作为内部节点。

最后，根据哈夫曼树构建编码表，将每个字符映射到对应的二进制编码。

3. 哈夫曼解码实现在哈夫曼解码过程中，我们需要根据编码表将二进制编码转换回字符。

为了实现高效解码，我们可以将编码表转换为一个二叉树，其中每个叶子节点对应一个字符。

通过遍历二叉树，我们可以根据输入的二进制编码逐步还原出原始文本。

4. 编码和解码效果验证为了验证哈夫曼编码的有效性，我们需要对编码和解码的结果进行比较。

通过计算编码后的二进制数据长度和原始文本长度的比值，我们可以得到压缩率，进一步评估哈夫曼编码的效果。

四、实验结果经过实验，我们得到了以下结果：1. 哈夫曼编码表根据实验文本统计得到的字符-频率映射表，我们构建了哈夫曼树，并生成了相应的编码表。

编码表中每个字符对应的编码长度不同，频率较高的字符编码长度较短，频率较低的字符编码长度较长。

2. 编码结果将实验文本使用哈夫曼编码进行压缩后，得到了一串二进制数据。

福建工程学院课程设计课程：数据结构题目：哈夫曼编码和译码专业：信息管理信息系统班级： 1002班座号： 15号姓名：林左权2011年 6月 27日实验题目：哈夫曼编码和译码一、要解决的问题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）。

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。

二、算法基本思想描述：根据给定的字符和其中每个字符的频度,构造哈夫馒树,并输出字符集中每个字符的哈夫曼编码.将给定的字符串根据其哈夫曼编码进行编码,并进行相应的译码.三、设计1. 数据结构的设计（1）哈夫曼树的表示设计哈夫曼树的结构体（htnode），其中包含权重、左右孩子、父母和要编码的字符。

用这个结构体（htnode）定义个哈夫曼数组（hfmt[]）。

迷宫定义如下：typedef struct{int weight;int lchild;int rchild;int parent;char key;}htnode;typedef htnode hfmt[MAXLEN];（2）对原始字符进行编码初始化哈夫曼树（inithfmt）。

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。

并显示出每个字符的编码。

inithfmt(hfmt t)ey)hfmtpath(t,i,j);printf("\n");}（4）对用户输入的字符进行编码void decoding(hfmt t)child;if(t[j].lchild==-1){printf("%c",t[j].key);j=2*n-2;}}else if(r[i]=='1'){j=t[j].rchild;if(t[j].rchild==-1){printf("%c",t[j].key); j=2*n-2;}}}printf("\n\n");}四、源程序清单：#include <>#include <>#include <>#define MAXLEN 100typedef struct{int weight;int lchild;int rchild;int parent;char key;}htnode;typedef htnode hfmt[MAXLEN];int n;void inithfmt(hfmt t)eight=0;t[i].lchild=-1;t[i].rchild=-1;t[i].parent=-1;}printf("\n");}void inputweight(hfmt t)ey=k;printf("请输入第%d个字符的权值:",i+1); scanf("%d",&w);getchar();t[i].weight=w;printf("\n");}}void selectmin(hfmt t,int i,int *p1,int *p2)arent==-1)if(min1>t[j].weight){min1=t[j].weight;*p1=j;}for(j=0;j<=i;j++)arent==-1)if(min2>t[j].weight && j!=(*p1))eight;*p2=j;}}void creathfmt(hfmt t)arent=i;t[p2].parent=i;t[i].lchild=p1;t[i].rchild=p2;t[i].weight=t[p1].weight+t[p2].weight;}}void printhfmt(hfmt t)eight,t[i].parent,t[i].lchild,t[i].rchild,t[i].key); }printf("\n------------------------------------------------------------------\n");printf("\n\n");}void hfmtpath(hfmt t,int i,int j)arent;if(t[j].parent!=-1){i=j;hfmtpath(t,i,j);}if(t[b].lchild==a)printf("0");elseprintf("1");}void phfmnode(hfmt t)ey,t[i].weight);hfmtpath(t,i,j);}printf("\n------------------------------------------------------------------\n") ;}void encoding(hfmt t)ey)hfmtpath(t,i,j);printf("\n");}void decoding(hfmt t)child;if(t[j].lchild==-1){printf("%c",t[j].key);j=2*n-2;}}else if(r[i]=='1'){j=t[j].rchild;if(t[j].rchild==-1){printf("%c",t[j].key);j=2*n-2;}}}printf("\n\n");}int main(){int i,j;hfmt ht;char flag;printf(" |----------------------|\n"); printf(" |信管1002--林左权--15号|\n");printf(" |**********************|\n");printf(" | 哈夫曼编码课程设计 |\n");printf(" |**********************|\n");printf(" |设计完成时间:2011/6/27|\n");printf(" |----------------------|\n");creathfmt(ht);printhfmt(ht);phfmnode(ht);printf("\n------------------------------------------------------------------\n") ;printf("***************************编码&&译码&&退出***********************");printf("\n【1】编码\t【2】\t译码\t【0】退出");printf("\n您的选择：");flag=getchar();getchar();while(flag!='0'){if(flag=='1')encoding(ht);else if(flag=='2')decoding(ht);elseprintf("您的输入有误，请重新输入。

哈夫曼编/译码的设计与实现实验报告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（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编写一个哈夫曼码的编/译码系统。

基本要求（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hfmtree.dat中。

（2）编码：利用已建好的哈夫曼树（如不在内存，则从文件hfmtree.dat中读入），对文件中的正文进行编码，然后将结果存入文件codefile.dat中。

（3）译码：利用已建好的哈夫曼树将文件codefile.dat中的代码进行译码，结果存入文件textfile.dat中。

（4）打印编码规则：即字符与编码的一一对应关系。

运行与调试（1）利用教科书中的数据调试程序。

（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，并实现以下报文的编码和译码：“THIS-PROGRAM-IS-MY-FA VORITE”。

字符 A B C D E F G H I J K L M 频度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频度57 63 15 1 48 51 80 23 8 18 1 16 1实验小结通过这次实验，让我对于树的应用多了认识，在读取文件时，遇到的一些困难，不过在和同学交流的过程中，解决了这个问题，我觉的自己对于树及文件的应用又有了一些进步。

通过这次实验，感觉收获很大。

源程序// 哈夫曼编译码的设计与实现.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。

//#include "stdafx.h"#include<iostream>#include<fstream>#include<string>#define Maxvalue 10000#define MAXBIT 200using namespace std;struct node{char letter;string num;};typedef struct{char letter;int weight; //结点权值int parent;int lchild;int rchild;}HnodeType;typedef struct{int bit[MAXBIT];int start;}HcodeType;HnodeType *HaffmanTree(int n){HnodeType *HuffNode;HuffNode=new HnodeType[2*n-1];int i,j;int m1,m2,x1,x2;for(i=0;i<2*n-1;i++) //数组HuffNode[]初始化{HuffNode[i].weight=0;HuffNode[i].parent=-1;HuffNode[i].lchild=-1;HuffNode[i].rchild=-1;}cout<<"请输入每个叶子结点的字母和权值（形如A5）："<<endl;for(i=0;i<n;i++)cin>>HuffNode[i].letter>>HuffNode[i].weight; //输入n个叶子结点的权值for(i=0;i<n-1;i++) //构造哈夫曼树{m1=m2=Maxvalue;x1=x2=0;for(j=0;j<n+i;j++) //选取最和次小两个权值{if(HuffNode[j].parent==-1&&HuffNode[j].weight<m1){m2=m1;x2=x1;m1=HuffNode[j].weight;x1=j;}else{if(HuffNode[j].parent==-1&&HuffNode[j].weight<m2){m2=HuffNode[j].weight;x2=j;}}}//将找出的两棵子树合并为一棵子树HuffNode[x1].parent=n+i;HuffNode[x2].parent=n+i;HuffNode[n+i].weight=HuffNode[x1].weight+HuffNode[x2].weight;HuffNode[n+i].lchild=x1;HuffNode[n+i].rchild=x2;}cout<<" weight"<<" lchild"<<" rchild"<<" parent"<<endl; for(i=0;i<2*n-1;i++)cout<<i<<"--"<<" "<<HuffNode[i].weight<<" "<<HuffNode[i].lchild<<" "<<HuffNode[i].rchild<<" "<<HuffNode[i].parent<<endl;ofstream outFile("hfmtree.dat",ios::out);if(!outFile)cerr<<"文件打开失败！"<<endl;else{outFile<<" weight"<<" lchild"<<" rchild"<<"parent"<<endl;for(i=0;i<2*n-1;i++)outFile<<i<<"--"<<" "<<HuffNode[i].weight<<""<<HuffNode[i].lchild<<" "<<HuffNode[i].rchild<<""<<HuffNode[i].parent<<endl;outFile.close();}return HuffNode;}void HaffmanCode(HnodeType *HuffNode,int n){HcodeType *HuffCode,cd;HuffCode=new HcodeType[2*n-1];int c,p,i,j;for(i=0;i<n;i++){cd.start=n-1;c=i;p=HuffNode[c].parent;while(p!=-1){if(HuffNode[p].lchild==c)cd.bit[cd.start]=0;elsecd.bit[cd.start]=1;cd.start--;c=p;p=HuffNode[c].parent;}for(j=cd.start+1;j<n;j++)HuffCode[i].bit[j]=cd.bit[j];HuffCode[i].start=cd.start;}for(i=0;i<n;i++){cout<<HuffNode[i].letter;for(j=HuffCode[i].start+1;j<n;j++)cout<<HuffCode[i].bit[j];cout<<endl;}ofstream outFile1("codefile.dat",ios::out|ios::binary);if(!outFile1)cerr<<"文件打开失败！"<<endl;else{for(i=0;i<n;i++){outFile1<<HuffNode[i].letter;for(j=HuffCode[i].start+1;j<n;j++)outFile1<<HuffCode[i].bit[j];outFile1<<endl;}outFile1.close();}}int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){HnodeType *HuffNode;int n,i;cout<<"请输入叶子结点个数：";cin>>n;if(cin.fail()){cout<<"输入有误！"<<endl;return 0;}HuffNode=HaffmanTree(n);HaffmanCode(HuffNode,n);int num;cout<<"请输入要加密的字母串的长度（空格也要计算在内）：";cin>>num;char *l1;char l;node l2[27];l1=new char[num];cout<<"请输入要加密的字母串（请用大写，如有空格请用“-”代替）：";for(int n=0;n<num;n++)cin>>l1[n];ofstream outFile2("bianma.dat",ios::out|ios::binary);if(!outFile2)cerr<<"文件打开失败！"<<endl;else{for(i=0;i<num;i++)outFile2<<l1[i];outFile2.close();}ifstream inFile1("codefile.dat",ios::in|ios::binary);ifstream inFile2("bianma.dat",ios::in|ios::binary);cerr<<"读取文件失败！"<<endl;if(!inFile2)cerr<<"读取文件失败！"<<endl;else{while(inFile2.peek ()!=EOF){inFile2>>l;for(i=0;i<2*n-1;i++){inFile1>>l2[i].letter;inFile1>>l2[i].num;}for(i=0;i<n;i++){if(l2[i].letter==l)cout<<l2[i].num<<" ";}}inFile1.close();inFile2.close();}delete []l1;cout<<endl;int a;cout<<"请输入要进行译码的串的个数：";cin>>a;string *s;s=new string[a];cout<<"请输入要解码的串（每输入一个串，请按一次【Enter】键）："<<endl; for(i=0;i<a;i++)cin>>s[i];ofstream outFile4("yima.dat",ios::out);if(!outFile4)cerr<<"文件打开失败！"<<endl;else{for(i=0;i<a;i++)outFile4<<s[i]<<endl;outFile4.close();}ifstream inFile3("codefile.dat",ios::in|ios::binary);cerr<<"读取文件失败！"<<endl;else{for(i=0;i<2*n-1;i++){inFile3>>l2[i].letter;inFile3>>l2[i].num;}ifstream inFile4("yima.dat",ios::in);if(!inFile4)cerr<<"读取文件失败！"<<endl;else{for(int j=0;j<a;j++)inFile4>>s[j];}for(int j=0;j<a;j++){for(i=0;i<n;i++){if(l2[i].num==s[j])cout<<l2[i].letter;}}inFile3.close();}return 0;}。

哈夫曼编码解码实验1.实验要求掌握二叉树的相关概念掌握构造哈夫曼树，进行哈夫曼编码。

对编码内容通过哈夫曼树进行解码。

2.实验内容通过二叉树构造哈夫曼树，并用哈夫曼树对读取的txt文件进行哈夫曼编码。

编码完成后通过哈夫曼树进行解码。

#include<>#include<>#define MAX 100arent=ht[i].lch=ht[i].rch=0;}j=0;for(i=1;i<=n;i++){/*getchar();printf("输入第%d个叶子节点的值：",i);scanf("%c",&ht[i].data);printf("输入该节点的权值：");scanf("%d",&ht[i].weight);*/for(;j<127;j++){if(Coun[j]!=0){ht[i].data=j;ata);ht[i].weight=Coun[j];eight);break;}}j++;}printf("\n");for(i=1;i<=n;i++){printf("%c",ht[i].data);}printf("\n");for(i=n+1;i<=2*n-1;i++){arent==0)eight<min1){min2=min1;right=left;min1=ht[k].weight;left=k;else if (ht[k].weight<min2){min2=ht[k].weight;right=k;}}ht[left].parent=i;ht[right].parent=i;ht[i].weight=ht[left].weight+ht[right].weight;ht[i].lch=left;ht[i].rch =right;}}arent;while(f!=0){if(ht[f].lch==c)[]='0';else[]='1';;f=ht[f].parent;}hcd[i]=cd;}printf("输出哈夫曼编码：\n");for(i=1;i<=n;i++){printf("%c:",ht[i].data);for(k=hcd[i].start+1;k<=n;k++)printf("%c",hcd[i].bit[k]);printf("\n");}}ata){for(k=hcd[j].start+1;k<=n;k++){s1[h]=hcd[j].bit[k];h++;}break;}}i++;}ch;if(ht[f].lch==0&&ht[f].rch==0){C=ht[f].data;printf("%c",C);f=2*n-1;}}else if(s1[i]=='1'){f=ht[f].rch;if(ht[f].lch==0&&ht[f].rch==0){C=ht[f].data;printf("%c",C);f=2*n-1;}}}printf("\n"); }验总结通过本次实验，对二叉树的应用有了相应的了解，掌握了如何构造哈夫曼编码，如何对编码结果进行解码。

目录目⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (2)1 程的目的和意⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32 需求分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯43 概要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 4⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.85 分析和果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.11 6⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯127致⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯138附⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..201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。

哈夫曼编码/译码器1. 问题描述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，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。

(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.测试数据(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：“4.实现提示(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。

哈夫曼编码译码器实验报告实验名称：哈夫曼编码译码器实验一、实验目的：1.了解哈夫曼编码的原理和应用。

2.实现一个哈夫曼编码的编码和译码器。

3.掌握哈夫曼编码的编码和译码过程。

二、实验原理：哈夫曼编码是一种常用的可变长度编码，用于将字符映射到二进制编码。

根据字符出现的频率，建立一个哈夫曼树，出现频率高的字符编码短，出现频率低的字符编码长。

编码过程中，根据已建立的哈夫曼树，将字符替换为对应的二进制编码。

译码过程中，根据已建立的哈夫曼树，将二进制编码替换为对应的字符。

三、实验步骤：1.构建一个哈夫曼树，根据字符出现的频率排序。

频率高的字符在左子树，频率低的字符在右子树。

2.根据建立的哈夫曼树，生成字符对应的编码表，包括字符和对应的二进制编码。

3.输入一个字符串，根据编码表将字符串编码为二进制序列。

4.输入一个二进制序列，根据编码表将二进制序列译码为字符串。

5.比较编码前后字符串的内容，确保译码正确性。

四、实验结果：1.构建哈夫曼树：-字符出现频率：A(2)，B(5)，C(1)，D(3)，E(1) -构建的哈夫曼树如下：12/\/\69/\/\3345/\/\/\/\ABCDE2.生成编码表：-A:00-B:01-C:100-D:101-E:1103.编码过程：4.译码过程：5.比较编码前后字符串的内容，结果正确。

五、实验总结：通过本次实验，我了解了哈夫曼编码的原理和应用，并且实现了一个简单的哈夫曼编码的编码和译码器。

在实验过程中，我充分运用了数据结构中的树的知识，构建了一个哈夫曼树，并生成了编码表。

通过编码和译码过程，我进一步巩固了对树的遍历和节点查找的理解。

实验结果表明，本次哈夫曼编码的编码和译码过程正确无误。

在实验的过程中，我发现哈夫曼编码对于频率较高的字符具有较短的编码，从而实现了对字符串的高效压缩。

同时，哈夫曼编码还可以应用于数据传输和存储中，提高数据的传输效率和存储空间的利用率。

通过本次实验，我不仅掌握了哈夫曼编码的编码和译码过程，还深入了解了其实现原理和应用场景，加深了对数据结构和算法的理解和应用能力。

数据结构课程设计信息科学与工程学院：学院计算机科学与技术专业：1601 计卓级：班号：学：学生姓名指导教师：23/ 1年月日题目名称一、实验内容哈夫曼编码译码系统【问题描述】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（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写一个哈夫曼码的编/译码系统。

【基本要求】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，建立哈夫曼树。

2）编码。

利用已建好的哈夫曼树对输入英文进行编码，编码结果存储在数组中。

3）译码。

利用已建好的哈夫曼树将数组中的代码进行译码，结果存入一个字符数组。

4）输出编码。

将编码结果显示在终端上，每行50个代码。

5）输出哈夫曼树。

将哈夫曼树以直观的方式（树或凹入表形式）显示出来。

【实现提示】用户界面可以设计为“菜单”方式，再加上一个“退出”功能。

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“退出”为止。

参考教材P240-246【选做内容】将哈夫曼树保存到文件中，编码和译码的结果也分别存放在两个文本文件中。

23/ 2二、数据结构设计储存结构struct HNodeType {//字符结构体类型int weight;//权int parent;//双亲位置int lchild;//左孩子int rchild;//右孩子char inf;// 字符};struct HcodeType {存储编码int bit[MaxBit];// int start;// 起始位置};三、算法设计1、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。

四、综合设计（课程设计）摘要：在这次课程设计中，所进行的实验是：哈夫曼编码和编译器。

对哈夫曼树进行建立，由节点的权值建立最小二叉树，哈夫曼树haftree，并由所建立的哈夫曼树进行编码，求出各个节点的编码。

在由所求的哈夫曼树，输入一段二进制电文，能够输出那所建立的哈夫曼树中的节点。

建立的haftree用图形化表示出来。

在整个代码实现中，窗体的实现，功能的完善，哈夫曼树的建立，哈夫曼树的编码，遇到了许多难题，haftree对象数组的分配空间，节点的属性等都比较困难。

在整个过程中，用的是C#语言，包的应用，字符串数组的空间分配，在计算每个字符的权值时，用的是sizeOf()检索整个字符串，计算字符的权值，建立字符出现频度的表格，根据表格中每个字符频度建立起哈夫曼树。

从根节点出发检索每个节点的左右孩子，如果是左孩子遍历左边，路径为0，然后左孩子为根节点；如果是右孩子，遍历右孩子，路径为1，然后右孩子为根节点。

在重新上述方法，直到所有的节点都遍历完，每个节点的编码就确定后输出来。

在译码过程中，由所输入的二进制电文，根据所建立的哈夫曼树，如果是0走左边，如果是1，走右边，直到节点的左右孩子为空时，输出给节点的信息，在回到根节点重新遍历后面的二进制电文，直到所有电文都遍历完为止，输出所有从电文中译码出来的信息。

关键词：编译器；频度；译码五、综合设计（课程设计）Abstract：In this design, the experiment was : Huffman coding and compiler. The Huffman tree to establish, by the node weights to establish a minimum of two fork tree, Huffman tree haftree, and by the Huffman tree coding, and every node coding. By the Huffman tree, enter a binary message, can output the set up by the Huffman tree nodes. Establishment of haftree graphical representation. In the implementation of the code, the realization form, function perfect, Huffman tree is established, Huffman coding tree, encountered a lot of problems, an array of haftree objects allocated space, node attributes are difficult. Throughout the process, using the C# language, the application package, an array of strings in the spatial distribution, calculated for each weight of characters, using sizeOf to retrieve the entire string, calculating the weight of characters, establish character appearance frequency of form, form the basis of each character frequency established Huffman tree. Starting from the root node to retrieve each node around children, if children left traverse left, path 0, then left the child as the root node; if it is right child, traversing the right path for children, 1 children for the root node, then the right. In the new method described above, until all of the node traversal finished, each node is determined after the output coding.In the decoding process, by the input binary message, according to the established Huffman tree, if it is 0 the left, if it is 1, go right, until the left and right child node is empty, the output to the node information, in the back of the root node to traverse behind a binary message, until all message traversal finished so far, the output from all the message decoding of information.Keywords:compiler;frequency;decoding目录摘要 ................................................................................. 错误！未定义书签。

哈夫曼实验报告（附代码）以下是为大家整理的哈夫曼实验报告（附代码）的相关范文，本文关键词为哈夫曼,实验,报告,代码,，您可以从右上方搜索框检索更多相关文章，如果您觉得有用，请继续关注我们并推荐给您的好友，您可以在综合文库中查看更多范文。

哈弗曼编码/译码器一、程序的功能分析1．构造哈夫曼树及哈夫曼编码：从终端读入字符集大小n、n 个字符以及n个对应的权值，建立哈夫曼树；利用已经建好的哈夫曼树求每个叶结点的哈夫曼编码，并保存。

2．编码：利用已构造的哈夫曼编码对“明文”文件中的正文进行编码，然后将结果存入“密文”文件中。

3．译码：将“密文”文件中的0、1代码序列进行译码。

(读文件) 4．打印“密文”文件：将文件以紧凑格式显示在终端上，每行30个代码；同时，将此字符形式的编码文件保存。

5．打印哈夫曼树及哈夫曼编码：将已在内存中的哈夫曼树以凹入表形式显示在终端上，同时将每个字符的哈夫曼编码显示出来；并保存到文件。

二、基本要求分析1、输入输出的要求按提示内容从键盘输入命令，系统根据用户输入的需求在保证界面友好的前提下输出用户所需信息，并按要求保存文件，以便保存备份信息。

2、测试数据（1）．令叶子结点个数n为4，权值集合为{1,3,5,7}，字符集合为{A,b,c,D}，且字符集与权值集合一一对应。

（2）．令叶子结点个数n为7，权值集合为{12,6,8,18,3,20,2}，字符集合为{A,b,c,D,e,F,g}，且字符集与权值集合一一对应。

（3）．请自行选定一段英文文本，统计给出的字符集，实际统计字符的频度，建立哈夫曼树，构造哈夫曼编码，并实现其编码和译码。

三、概要设计1.主模块的流程及各子模块的主要功能主函数负责提供选项功能，循环调控整个系统。

创建模块实现接收字符、权值、构建哈夫曼树，并保存文件，此功能是后续功能的基础。

编码模块实现利用已编好的哈夫曼树对每个字符进行哈夫曼编码，即对每个字符译出其密文代码，并保存文件。

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 作为哈夫曼编码对照表的节点，定义HFM类实现对哈夫曼树的创建，利用其成员函数完成哈夫曼编码译码的工作。

福建工程学院课程设计课程：数据结构题目：哈夫曼编码和译码专业：信息管理信息系统班级： 1002班座号： 15号姓名：林左权2011年 6月 27日实验题目：哈夫曼编码和译码一、要解决的问题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）。

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。

二、算法基本思想描述：根据给定的字符和其中每个字符的频度,构造哈夫馒树,并输出字符集中每个字符的哈夫曼编码.将给定的字符串根据其哈夫曼编码进行编码,并进行相应的译码.三、设计1. 数据结构的设计（1）哈夫曼树的表示设计哈夫曼树的结构体（htnode），其中包含权重、左右孩子、父母和要编码的字符。

用这个结构体（htnode）定义个哈夫曼数组（hfmt[]）。

迷宫定义如下：typedef struct{int weight;int lchild;int rchild;int parent;char key;}htnode;typedef htnode hfmt[MAXLEN];（2）对原始字符进行编码初始化哈夫曼树（inithfmt）。

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。

并显示出每个字符的编码。

1.void inithfmt(hfmt t)//对结构体进行初始化2.void inputweight(hfmt t)//输入函数3.void selectmin(hfmt t,int i,int *p1,int *p2)//选中两个权值最小的函数4.void creathfmt(hfmt t)//创建哈夫曼树的函数5.void phfmnode(hfmt t)//对字符进行初始编码（3）对用户输入的字符进行编码void encoding(hfmt t)//对用户输入的电文进行编码{char r[1000];//用来存储输入的字符串int i,j;printf("\n\n请输入需要编码的字符:");gets(r);printf("编码结果为:");for(j=0;r[j]!='\0';j++)for(i=0;i<n;i++)if(r[j]==t[i].key)hfmtpath(t,i,j);printf("\n");}（4）对用户输入的字符进行编码void decoding(hfmt t)//对用户输入的密文进行译码{char r[100];int i,j,len;j=2*n-2;//j初始从树的根节点开始printf("\n\n请输入需要译码的字符串:");gets(r);len=strlen(r);printf("译码的结果是:");for(i=0;i<len;i++){if(r[i]=='0'){j=t[j].lchild;if(t[j].lchild==-1){printf("%c",t[j].key);j=2*n-2;}}else if(r[i]=='1'){j=t[j].rchild;if(t[j].rchild==-1){printf("%c",t[j].key); j=2*n-2;}}}printf("\n\n");}四、源程序清单：#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#define MAXLEN 100typedef struct{int weight;int lchild;int rchild;int parent;char key;}htnode;typedef htnode hfmt[MAXLEN];int n;void inithfmt(hfmt t)//对结构体进行初始化{int i;printf("\n");printf("------------------------------------------------------------------\n"); printf("******************************输入区******************************\n");printf("\n请输入n=");scanf("%d",&n);getchar();for(i=0;i<2*n-1;i++)//对结构体进行初始化{t[i].weight=0;t[i].lchild=-1;t[i].rchild=-1;t[i].parent=-1;}printf("\n");}void inputweight(hfmt t)//输入函数{int w;//w表示权值int i;char k;//k表示获取的字符for(i=0;i<n;i++){printf("请输入第%d个字符:",i+1);scanf("%c",&k);getchar();t[i].key=k;printf("请输入第%d个字符的权值:",i+1);scanf("%d",&w);getchar();t[i].weight=w;printf("\n");}}void selectmin(hfmt t,int i,int *p1,int *p2)//选中两个权值最小的函数{long min1=999999;long min2=999999;int j;for(j=0;j<=i;j++)//选择最小权值字符的下标返回if(t[j].parent==-1)if(min1>t[j].weight){min1=t[j].weight;*p1=j;}for(j=0;j<=i;j++)//选择次小权值字符的下标还回if(t[j].parent==-1)if(min2>t[j].weight && j!=(*p1))//注意 j!=(*p1)) {min2=t[j].weight;*p2=j;}}void creathfmt(hfmt t)//创建哈夫曼树的函数{int i,p1,p2;inithfmt(t);inputweight(t);for(i=n;i<2*n-1;i++){selectmin(t,i-1,&p1,&p2);t[p1].parent=i;t[p2].parent=i;t[i].lchild=p1;t[i].rchild=p2;t[i].weight=t[p1].weight+t[p2].weight;}}void printhfmt(hfmt t)//打印哈夫曼树{int i;printf("------------------------------------------------------------------\n"); printf("**********************哈夫曼编数结构:*****************************\n");printf("\t\t权重\t父母\t左孩子\t右孩子\t字符\t");for(i=0;i<2*n-1;i++){printf("\n");printf("\t\t%d\t%d\t%d\t%d\t%c",t[i].weight,t[i].parent,t[i].lchild,t[i].rchild, t[i].key);}printf("\n------------------------------------------------------------------\n") ;printf("\n\n");}void hfmtpath(hfmt t,int i,int j)//编码的重要哈夫曼树路径递归算法{int a,b;a=i;b=j=t[i].parent;if(t[j].parent!=-1){i=j;hfmtpath(t,i,j);}if(t[b].lchild==a)printf("0");elseprintf("1");}void phfmnode(hfmt t)//对字符进行初始编码{int i,j,a;printf("\n------------------------------------------------------------------\n") ;printf("**************************哈夫曼编码******************************");for(i=0;i<n;i++){j=0;printf("\n");printf("\t\t%c\t",t[i].key,t[i].weight);hfmtpath(t,i,j);}printf("\n------------------------------------------------------------------\n") ;}void encoding(hfmt t)//对用户输入的电文进行编码{char r[1000];//用来存储输入的字符串int i,j;printf("\n\n请输入需要编码的字符:");gets(r);printf("编码结果为:");for(j=0;r[j]!='\0';j++)for(i=0;i<n;i++)if(r[j]==t[i].key)hfmtpath(t,i,j);printf("\n");}void decoding(hfmt t)//对用户输入的密文进行译码{char r[100];int i,j,len;j=2*n-2;//j初始从树的根节点开始printf("\n\n请输入需要译码的字符串:");gets(r);len=strlen(r);printf("译码的结果是:");for(i=0;i<len;i++){if(r[i]=='0'){j=t[j].lchild;if(t[j].lchild==-1){printf("%c",t[j].key);j=2*n-2;}}else if(r[i]=='1'){j=t[j].rchild;if(t[j].rchild==-1){printf("%c",t[j].key);j=2*n-2;}}}printf("\n\n");}int main(){int i,j;hfmt ht;char flag;printf(" |----------------------|\n");printf(" |信管1002--林左权--15号|\n");printf(" |**********************|\n");printf(" | 哈夫曼编码课程设计 |\n");printf(" |**********************|\n");printf(" |设计完成时间:2011/6/27|\n");printf(" |----------------------|\n");creathfmt(ht);printhfmt(ht);phfmnode(ht);printf("\n------------------------------------------------------------------\n") ;printf("***************************编码&&译码&&退出***********************");printf("\n【1】编码\t【2】\t译码\t【0】退出");printf("\n您的选择：");flag=getchar();getchar();while(flag!='0'){if(flag=='1')encoding(ht);else if(flag=='2')decoding(ht);elseprintf("您的输入有误，请重新输入。

一、实验目的1. 理解编码译码的基本原理和方法。

2. 掌握哈夫曼编码和译码的实现过程。

3. 通过实验，提高编程能力和数据结构应用能力。

二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：C++3. 开发工具：Visual Studio 2019三、实验内容1. 哈夫曼编码与译码（1）哈夫曼编码的原理哈夫曼编码是一种变长编码，通过为不同频率的字符分配不同的编码长度，达到压缩数据的目的。

哈夫曼编码的核心是构建一棵哈夫曼树，树中每个叶子节点对应一个字符，非叶子节点对应两个子节点的编码。

（2）哈夫曼编码的实现首先，根据输入的字符及其频率，构建哈夫曼树。

然后，从根节点开始，对每个叶子节点进行编码，编码规则为从根节点到叶子节点的路径，左子节点编码为“0”，右子节点编码为“1”。

（3）哈夫曼译码的实现根据哈夫曼编码的编码规则，将编码后的数据还原成原始字符。

从编码数据的第一个比特开始，根据编码规则，逐步还原出原始字符。

2. 字符串编码与译码（1）字符串编码的原理字符串编码是将字符串中的字符转换成二进制表示，以达到压缩数据的目的。

常见的字符串编码方法有ASCII编码、UTF-8编码等。

（2）字符串编码的实现以ASCII编码为例，将字符串中的每个字符转换为对应的ASCII码，然后将其转换为二进制表示。

（3）字符串译码的实现将编码后的二进制数据转换回对应的ASCII码，再将ASCII码转换成字符。

四、实验步骤1. 创建一个新的C++项目，命名为“编码译码实验”。

2. 在项目中创建两个源文件：main.cpp和编码译码.cpp。

3. 在main.cpp中编写代码，实现以下功能：（1）从文件中读取字符串，进行哈夫曼编码。

（2）将编码后的数据写入文件。

（3）从文件中读取编码后的数据，进行哈夫曼译码。

（4）将译码后的字符串输出到屏幕。

4. 在编码译码.cpp中编写代码，实现以下功能：（1）构建哈夫曼树。

（2）实现哈夫曼编码和译码算法。

一、实训目的本次实训旨在通过实际操作，使学生掌握哈夫曼编码的基本原理和方法，熟悉哈夫曼树的构建过程，并能够熟练地进行哈夫曼编码和译码操作。

通过实训，提升学生对数据压缩技术的理解和应用能力。

二、实训内容1. 哈夫曼树构建- 收集给定字符串中每个字符的出现频率。

- 根据字符频率构建哈夫曼树，其中频率高的字符对应较大的权重。

- 使用优先队列（最小堆）实现哈夫曼树的构建。

2. 哈夫曼编码- 遍历哈夫曼树，为每个叶子节点分配唯一的编码，左分支为0，右分支为1。

- 根据分配的编码生成字符编码表。

3. 哈夫曼译码- 使用生成的编码表，将编码字符串转换回原始字符串。

三、实训步骤1. 数据准备- 选择一段英文或中文文本作为输入数据。

2. 构建哈夫曼树- 统计输入数据中每个字符的出现频率。

- 使用优先队列构建哈夫曼树。

3. 生成哈夫曼编码- 遍历哈夫曼树，为每个叶子节点分配编码。

- 生成字符编码表。

4. 编码数据- 使用哈夫曼编码表对输入数据进行编码。

5. 译码数据- 使用哈夫曼编码表对编码后的数据进行译码。

6. 结果分析- 比较编码前后数据的大小，分析哈夫曼编码的压缩效果。

四、实训结果1. 哈夫曼树构建- 成功构建了给定字符串的哈夫曼树。

2. 哈夫曼编码- 成功生成了每个字符的哈夫曼编码。

3. 哈夫曼译码- 成功将编码后的数据译码回原始字符串。

4. 压缩效果分析- 通过对比编码前后数据的大小，验证了哈夫曼编码的压缩效果。

五、实训总结1. 哈夫曼编码原理- 哈夫曼编码是一种基于字符频率的变长编码方法，能够有效降低数据传输的冗余度。

2. 哈夫曼树构建- 哈夫曼树的构建是哈夫曼编码的关键步骤，通过优先队列（最小堆）实现。

3. 哈夫曼编码与译码- 哈夫曼编码和译码过程相对简单，但需要正确处理编码表和字符编码。

4. 实训收获- 通过本次实训，掌握了哈夫曼编码的基本原理和方法，熟悉了哈夫曼树的构建过程，并能够熟练地进行哈夫曼编码和译码操作。

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哈夫曼树的存储构造描述为：4〔2〕哈弗曼编码5〔3〕哈弗曼译码7〔4〕主函数8〔5〕显示局部源程序：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〕进展编码。

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，反之出现概率低的那么使用较长的编码，这便使编码之后的字符串的平均期望长度降低，从而到达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展译码，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，那么电文编码总长度为∑WiLi。

假设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。