完整word版数据结构课程设计：电文编码译码哈夫曼编码

20180902一、需求分析1、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。

2、基本要求（1）初始化（Initialzation）。

从数据文件DataFile.txt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.txt 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.txt 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.txt中出现的字符以及各字符出现的频度（或概率）；输出ToBeTran.txt及其报文Code.txt；输出CodeFile.txt及其原文Textfile.txt；二、概要设计1.数据结构本程序需要用到以一个结构体HTNode，以及一个二维数组HuffmanCode。

2.程序模块本程序包含两个模块，一个是实现功能的函数的模块，另一个是主函数模块。

系统子程序及功能设计本系统共有七个子程序，分别是：a.int min1(HuffmanTree t,int i)//进行比较b.void select(HuffmanTree t,int i,int *s1,int *s2)//求权值最小的两个数c.void HuffmanCoding(HuffmanTree *HT,HuffmanCode *HC,int *w,char *u,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 */d.void Initialzation(HuffmanTree *HT,HuffmanCode *HC)//初始化e.int EnCoding(HuffmanTree *HT,HuffmanCode *HC)//对文件ToBeTran.txt中的文本进行编码形成报文，将报文写在文件Code.txt 中f.int pipei(char *c,int n,HuffmanCode *HC)//在huffmancode寻找匹配的编码g.void Decoding(HuffmanTree *HT,HuffmanCode *HC)//对文件CodeFile.txt中的代码进行解码形成原文，结果存入文件Textfile.txt中3.各模块之间的调用关系以及算法设计主函数调用Initialzation，EnCoding，Decoding。

xx农林大学计算机与信息学院数据结构课程设计设计：xx编译码器姓名：xx专业：2013级计算机科学与技术学号：班级：完成日期：2013.12.28xx编译码器一、需求分析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。

哈夫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。

哈夫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。

二、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。

数据结构课程设计报告课程设计题目：电文的编码和译码姓名：***专业：信息管理与信息系统学号：************班级：*****指导教师：*****2014年6月东华理工大学课程设计评分表学生姓名：*** 班级：**** 学号：**********课程设计题目：电文的编码与译码一、需求分析 0二．设计内容 01）问题描述 02）设计要求 03)分析与实现 (1)4）功能要求 (1)5）概要设计 (2)三. 调试 (6)1）建立哈夫曼树 (6)2）编码 (7)3）译码 (8)四. 实验心得体会 (9)一、需求分析当今社会的一些领域，电文仍然被应用着，编写一个电文编码和译码系统还是有必要的，哈夫曼编码是广泛用于数据文件压缩的十分有效的编码方法。

其压缩通常在20%~90%之间。

哈夫曼编码算法使用字符在文件中出现的频率表来建立一个用0,1串表示各字符的最优表示方式。

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，取每条分支上路径上的“0”或“1”的序列作为各个叶子对应的字符的编码，这就是哈夫曼编码。

该设计是对输入的一串电文字符实现哈夫曼编码，或对哈夫曼编码生成的代码串进行译码，输出电文字符串。

二．设计内容1）问题描述从键盘接收一串电文字符，输出对应的哈夫曼编码。

同时能翻译有哈夫曼编码生成的代码串，输出对应的电文字符串。

2）设计要求（1）构造一颗Huffman树。

（2）实现Huffman编码，并用Huffman编码生成的代码串进行译码。

（3）程序中字符和权值时可变的，实现程序的灵活性。

3)分析与实现在电报通信中，电文是以二进制代码传送的。

在发送时，需要将电文中的字符转换成二进制代码串，即编码；在接收时，要将收到的二进制代码转化为对应的字符序列，即译码。

我们知道，字符集中的字符被使用的频率是非均匀的。

数据结构课程设计题目名称：哈夫曼编码与译码器课程设计计算机科学与技术学院1.需求分析(1)熟练掌握哈夫曼编译原理(2)掌握程序设计步骤(3)根据哈夫曼编码原理，设计一个程序，在已知相关字符和字符对应权值（文件中存在或者用户输入）的情况下，根据用户要求对相应内容进行编码、译码等相应操作。

(4)输入的形式和输入值的范围；(5) 输出的形式；(6) 程序所能达到的功能；(7) 测试数据：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2.概要设计1.写好流程图，设计实验方案。

2.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，并将它存于文件HuofumanTree中。

3.编码。

利用已建好的哈夫曼树，对文件ToBeTran中的正文进行编码，然后将结果存入文件CodeFile中。

4.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。

5.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CodePrint中。

6.印哈夫曼树（Treeprinting）.将已在内存中的哈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哈夫曼树写入文件TreePrint中。

具体函数如下：1.Initialization()初始化2.Encoding()编码3.Decoding()译码4.Print_file()打印代码文件5.search(k,j,p)搜索二叉树6.Print_tree() 打印二叉树7.menu()主菜单8.main()主函数3.详细设计(1)哈夫曼结点定义类型以一个节点为单位，其中节点中包括他的父亲·左孩子·右孩子，权值(2)存储字符信息(3)用于编码时存取字符长度及起始位置(4)初始化将数据存入文件中void Initialization(){int i,j;FILE* HFM_f;//定义一个指针指向文件HFM_f = fopen("C:/Users/lenovo/Desktop/x.txt","w");//将文件打开，赋值给HFM_fif(HFM_f == NULL){printf("create file error!\n");}printf(" 请输入字符集大小: ");scanf("%d",&leaves);fprintf(HFM_f,"----输入的值-----\n");fprintf(HFM_f," 字符大小%4d\n",leaves);fprintf(HFM_f," 字符权值\n");for(i=0; i<leaves; i++){printf(" 请输入第%d个字符和其权:",i+1);scanf(" %c ",&HFM_num[i].hfstr);scanf("%d",&HFM_num[i].weight);fprintf(HFM_f,"%4c",HFM_num[i].hfstr);fprintf(HFM_f,"%4d\n",HFM_num[i].weight); //存储字符和权值}(5)建立哈夫曼树for(i=0; i<maxsize; i++)//哈夫曼树初始化{HFM_tree[i].parent = -1;HFM_tree[i].lchild = -1;HFM_tree[i].rchild = -1;HFM_tree[i].weight = 0;}for(i=0; i<leaves; i++){HFM_tree[i].weight = HFM_num[i].weight;}for(i=0; i<leaves-1; i++){int m1,m2;int m1_pos,m2_pos;m1=m2=65536;m1_pos=m2_pos=0;for(j=0; j<leaves+i; j++)//选出最小且没被访问的两个数{if(HFM_tree[j].weight<m1&&HFM_tree[j].parent == -1) {m2 = m1;m1 = HFM_tree[j].weight;m2_pos = m1_pos;m1_pos = j;}else{if(HFM_tree[j].weight<m2&&HFM_tree[j].parent == -1){m2 = HFM_tree[j].weight;m2_pos = j;}}}HFM_tree[leaves+i].parent = -1;HFM_tree[leaves+i].lchild = m1_pos;//HFM_tree[leaves+i]为两者的最小和的结点，即他们的父亲HFM_tree[leaves+i].rchild = m2_pos;HFM_tree[m1_pos].parent = leaves+i;HFM_tree[m2_pos].parent = leaves+i;HFM_tree[leaves+i].weight = m2+m1;//将和赋为他们的父亲结点的权值}(6)输出哈夫曼树printf("----------------哈夫曼编码--------------\n");printf(" parent lchild rchild weight\n");fprintf(HFM_f,"-------------哈夫曼编码------------\n");fprintf(HFM_f," parent lchild rchild weight\n");for(i=0; i<leaves*2-1; i++){printf("%8d%8d%8d%8d\n",HFM_tree[i].parent,HFM_tree[i].lchild,HFM_tre e[i].rchild,HFM_tree[i].weight);fprintf(HFM_f,"%8d%8d%8d%8d\n",HFM_tree[i].parent,HFM_tree[i].lchild, HFM_tree[i].rchild,HFM_tree[i].weight);}printf("\n");fclose(HFM_f);//关上文件}(7)编码void Encoding(){int i,j,p,c,k;FILE* HFM_f = fopen("CodeFile.txt","w");//打开文件if(HFM_f == NULL){printf("open file error!\n");}for(i=0; i<leaves; i++){c = i;//当前结点编号p = HFM_tree[i].parent;//父亲结点编号HFM_hf.start = len-1;//单个结点路径长度-1，即循环次数，从0开始算while(p!=-1)//根节点的p=-1，即根结点的父亲值为-1，即为初始化的值，证明根节点没有父亲结点{if(HFM_tree[p].lchild == c)//若左孩子为C，赋值0{HFM_hf.bit[HFM_hf.start] = 0;}else{HFM_hf.bit[HFM_hf.start] = 1;//若右孩子为c，赋值1 }--HFM_hf.start;c = p;//沿着树往上走，将刚才的父亲变为孩子p = HFM_tree[c].parent;//寻找当前结点的父亲，即原节点的爷爷}for(j=HFM_hf.start+1,k=0; j<len; j++,k++){HFM_code[i].bit[k] = HFM_hf.bit[j];}HFM_code[i].length = len-HFM_hf.start-1;HFM_code[i].start = HFM_hf.start+1;}for(i=0; i<leaves; i++){HFM_code[i].hfch = HFM_num[i].hfstr;printf(" character:%c start:%d length:%dCode:",HFM_code[i].hfch,HFM_code[i].start,HFM_code[i].length );for(j=0; j<HFM_code[i].length; j++){printf("%d",HFM_code[i].bit[j]);fprintf(HFM_f,"%d",HFM_code[i].bit[j]);}printf("\n");}printf("\n");fclose(HFM_f);}4.调试结果输入26个字符及其权值26个字母的编码如下：译码如下：打印文件中的内容:打印出的哈夫曼树如下：5.时间复杂度本代码的哈夫曼算法的时间复杂度为O(n^3)。

《数据结构》课程设计实验报告题目哈夫曼编码/译码器学院数理与信息学院专业计算机科学与技术班级计科132学生姓名刘海澍 5周弘杰8徐铭瑶 3指导教师编写日期数据结构课程设计目录1 问题描述.................................................................错误!未定义书签。

2 问题分析.................................................................错误!未定义书签。

3 算法设计 (2)3.1抽象数据类型定义 (2)3.2模块划分 (3)4 详细设计 (4)4.1数据类型的定义 (4)4.2主要模块的算法描述 (4)4.3 流程图 (6)5 测试分析 (9)6 课程设计总结 (10)7 成员分工 (10)参考文献 (11)附录（源程序清单） (12)1.问题描述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。

1) 初始化：键盘输入字符集大小n、n个字符和n个权值，建立哈夫曼树；2) 编码：利用建好的哈夫曼树生成哈夫曼编码；3) 输出编码；4）显示哈夫曼树；5）界面设计的优化；6) 设字符集及频度如下表：字符空格 A B C D E F频度4 9 23 2 17 15字符G H I J K频度1 2 3 3 42.问题分析（1）定义一个变量名为HTNode的结构体，用该结构体中的char data、int weight、int parent、int lchild、int rchild分别表示哈夫曼树中每个结点的权值、权重、双亲结点、左孩子、右孩子，再定义一个HTNode类型的数组ht[60]存放哈夫曼树；另外定义一个变量名为HCode的结构体，采用HCode类型变量的cd[start]~cd[n]存放当前结点的哈夫曼编码、最后定义一个HCode类型的数组hcd[30]的数组用于存放当前叶子结点ht[i]的哈夫曼编码。

数据结构设计性实验Huffman编码与译码学号姓名班级设计性实验—Huffman 编码与译码一．实验目的：在掌握相关基础知识的基础上，学会自己设计实验算法，熟练掌握Huffman 树的建立方法，Huffman 编码的方法，进而设计出Huffman 译码算法，并编程实现。

二．实验要求：在6学时以内，制作出能够实现基于26个英文字母的任意字符串的编译码。

写出技术工作报告并附源程序。

三．实验内容及任务：1．设字符集为26个英文字母，其出现频度如下表所示。

2．建Huffman 树； 3．利用所建Huffman 树对任一字符串文件进行编码——即设计一个Huffman 编码器；4．对任一字符串文件的编码进行译码——即设计一个Huffman 译码器。

实现步骤：1．数据存储结构设计； 2．操作模块设计； 3．建树算法设计； 4．编码器设计；5． 译码器设计；51 48 1 15 63 57 20 32 5 1频度z y x w v u t 字符11611882380频度p 21 f q15 g r 47 h s o n m l k j 字符 57 103 32 22 13 64 186 频度 i e d c b a 空格 字符四．分析以及算法描述1.分析问题1)首先学习二叉树的知识，了解二叉树的路径、权数以及带权路径长度计算。

2)认识霍夫曼树，了解霍夫曼树的定义，构造霍夫曼树构造算法①又给定的n个权值{w1，w2，w3，……，w n}构造根节点的二叉树，从而得到一个二叉树森林F={T1，T2，T3，……T n}。

②在二叉树森里选取根节点全职最小和此最小的两棵二叉树作为左右节点构造新的二叉树，此时新的二叉树的根节点权值为左右子树权值之和。

③在二叉树森林中删除作为新二叉树的根节点左右子树的两棵二叉树，将新的二叉树加入到二叉树森林F中。

④重复②和③，当二叉树森林F只剩下一棵二叉树时，这棵二叉树是所构造的霍夫曼树。

3)练习通过普通树来构造霍夫曼树。

数据结构课程设计哈夫曼编码译码器.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权值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。

txt”输出哈夫曼编码并保存至文件“哈夫曼编码。

txt1.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#include#include#include #define N 1000#define M 2*N-1#define MAXcode 6000//函数声明void count(CHar ch,HTNode ht[]);void editHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],CHar ch,int n,char bianma[]); //编码函数void printyima(HTNode ht[],HCode hcd[],int n,char bianma[]); //译码函数void creatHT(HTNode ht[],int n);void CreateHCode (HTNode ht[],HCode hcd[],int n);void DispHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],int n);void input_key(CHar ch);void input_file(CHar ch);void input_cw(HTNode ht[]);void bianma1(HTNode ht[],HCode hcd[],CHar ch,int n,char bianma[]);void bianma2(HTNode ht[],HCode hcd[],CHar ch,int n,char bianma[]);void yima1(HTNode ht[],HCode hcd[],int n,char bianma[]);void yima2(HTNode ht[],HCode hcd[],int n,char bianma[]);void creat_cw();void bianmacaidan();void yimacaidan();void bianmayima();int caidan(); //结构体typedef struct-省略部分-;}void bianma2(HTNode ht[],HCode hcd[],CHar ch,int n,char bianma[]){ int i; FILE*fp; char filename[20]; printf("请输入要打开的文件名(*.txt):"); scanf("%s",filename); if((fp=fopen(filename,"r"))==NULL) { printf("\n\t\t文件打开失败!!!"); return; } for(i=0;!feof(fp);i++) { fread(ch.s[i],sizeof(char),1,fp); } ch.num=strlen(ch.s); printf("\n读入成功!\n"); printf("文件中的字符集为:\n%s",ch.s); fclose(fp);editHCode(ht,hcd,ch,n,bianma); getch(); system("cls"); return;}//译码函数void yima1(HTNode ht[],HCode hcd[],int n,char bianma[]){ int i; char code[MAXcode]; printf("请输入编码进行译码（以‘#’结束）:\n"); for(i=0;i四、调试结果主菜单建立字符权值选择2.从文件读入字符进行统计输入测试文件名“cs.txt”输出个字符权值建立哈夫曼树并输出至文件生成哈夫曼编码并保存至文件编码选择2.从文件读入字符集编码编码结果保存至文件译码选择2.从文件读入编码，读入上一步的编码译码完成，返回！退出系统word教育资料div ;i++) 达到当天最大量API KEY 超过次数限制。

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种字符，只需两个字符的串，便可”，它只有4的字符串。

例如，假设需传送的电文为“ABACCDA，00010010101100”则上述和11，7个字符的电文便为“以分辨。

假设A、B、C、D、的编码分别为00,01,10 14位，对方接受时，可按二位一分进行译码。

总长当然，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DC、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、。

但是，000011010”，则上述7个字符的电文可转换成总长为9的字符串“的编码分别为0,00,1,01”就可以有很多种译法，0000个字符的字串“这样的电文无法翻译，例如传送过去的字符串中前4”等。

因此，若要设计长短不等的编码，则必须是任一字ABAAAAA”或者“BB”，或者“或是“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、概要设计译码利用哈夫曼树编/ 、建立哈夫曼树（一）、对哈夫曼树进行编码（二）、输出对应字符的编码（三）、译码过程（四）主要代码实现：//结构体的定义struct code{char a;int w;int parent;int lchild;int rchild;};void creation(code *p,int n,int m); //建立哈夫曼树//编码void coding(code *p,int n);//输出函数void display(code *p,int n,int m);//译码void translate(char **hc,code *p,int n);详细设计三、（一）、建立哈夫曼树10序号：5 3 4 2 7 6 1* * *c *字符：db a 4 6 6 权值：10 6 4 2 3 3 1 d **33333 c*c * * 1 2 2 1 2 1 abb a 3-3图3-1 图b a 3-2 图1（二）、对哈夫曼树进行编码主要代码实现：从叶子到根逆向求编码for(c=i,f=p[i].parent;f!=0;c=f,f=p[f].parent){*'0'//左孩子编码为if(p[f].lchild==c) 1 { d* cd[--start]='0'; 0 1} c* 1 0 '1'else //右孩子编码为{ bacd[--start]='1';3-4图}}（三）、输出对应字符的码编码字符110 a111 b10 c3-1表d（四）、译码过程主要代码实现：0 比较两个字符串是否相等，相等则输出if(strcmp(a,hc[i])==0) //{或'1'确定找左孩子或右孩子//从根出发，按字符'0' for(c=2*n-1,j=0;a[j]!='\0';j++){if(a[j]=='0') //左孩子从跟到叶子顺向求字符{*c=p[c].lchild;1 0}d * else 1 0{c *右孩子c=p[c].rchild; // 1 0}ba }3-5 图2调试分析四、、数字的输入判断（一）4-1 图、字母的输入判断（二）4-2 图（三）、程序是否继续进行的判断4-3 图用户手册五、；提示输（一）、首先根据提示输入初始化数据，提示输入一个数字，请输入一个数a，0<a<9999中的一个字符；请勿在输入一个数字后再输入一个入一个字母，则请输入一个字母（a~z)或者(A~Z) 字符，或者在输入一个字符后再输入一个数字。

哈夫曼编码与译码学生姓名：指导老师：摘要本课程设计主要解决的是利用哈夫曼树生成的哈夫曼编码进行字符串的加密和解密，并将加密的编码写入文件。

在此课程设计中，系统开发平台为Windows XP，程序设计语言采用面向过程的高级语言C和面向对象的高级语言C++，程序运行平台为Visual C++ 6.0。

在程序设计中，采用了结构化与面向过程两种解决问题的方法。

程序通过调试运行，初步实现了设计目标，并且经过适当完善后，将可以应用在商业中解决实际问题。

关键词哈夫曼树，编码，译码，文件操作，C，C++；1 引言1.1 课题背景随着信息时代的到来，各种信息日益丰富，信息迅速膨胀，对信息管理的工作量也日益增大。

在信息化未到来之前，信息的存储编码也变得尤为重要，公司之间的信息需要编码，用户个人数据需要编码，都需要占用很大的空间，所以一个好的、高效的编码译码算法是十分重要的。

好的加密算法不仅可以降低管理方的工作量和存储量，还可以对用户的信息进行高效的管理，同时使在用中可以避免不必要的麻烦。

数据结构是指相互之间存在一定关系的数据元素的集合。

按照视点的不同，数据结构分为逻辑结构和存储结构。

数据的逻辑结构(logical structure)是指数据元素之间逻辑关系的整体。

所谓逻辑关系是指数据元素之间的关联方式或邻接关系。

根据数据元素之间逻辑关系的不同，数据结构分为四类：集合、线性结构、树结构、图结构。

数据的逻辑结构属于用户视图，是面向问题的，反映了数据内部的构成方式。

为了区别于数据的存储结构，常常将数据的逻辑结构称为数据结构。

数据的存储结构(storage structure)又称为物理结构，是数据及其逻辑结构在计算机中的表示，换言之，存储结构除了数据元素之外，必须隐式或显示地存储数据元素之间的逻辑关系。

通常有两种存储结构：顺序存储结构和链接存储结构。

树是一种在实际应用中被广泛使用的数据结构。

它是由同一类型的记录构成的集合。

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。

电文的编码和译码1.问题描绘从键盘接受一串电文字符，输出对应的哈夫曼编码；同时能翻译由哈夫曼编码生成的代码串，输出对应的电文字符串。

2.设计要求(1)结构一棵 xx 树。

(2)实现哈夫曼编码，并用哈夫曼编码生成的代码进行译码。

(3)程序中字符和权值是可变的，实现程序的灵巧性。

3.数据结构本课程设计采纳结构体数组作为数据结构，来储藏哈夫曼树及其编码。

4.剖析与实现在电报通讯中，电文是以二进制代码传递的。

在发送时，需要将电文中的字符变换成二进制代码串，即编码；在接收时，要将收到的二进制代码串转变成对应的字符序列，即译码。

字符被使用的频次是非平均的。

在传递电文时，要想使电文总长尽可能短，就需要让使用频次高的字符编码长度尽可能短。

所以，若对某字符集进行不定长编码设计，则要求任一一个字符编码都不可以使其余字符编码的前缀，这类编码称作前缀编码。

由哈弗曼树求得的编码是最优前缀码，也称哈夫曼编码。

给出字符集和各个字符的概率散布，结构哈弗曼树，将哈夫曼树中每个分支结点的左分支标 0，右分支标 1，从根到每个叶子的路径上的标号连起来就是给叶子所代表字符的编码。

(1)结构 xx 树依据哈弗曼算法，若已知n 个叶结点，则结构的哈弗曼树有2n-1 个结点。

先输入字符集中的n 个字符（叶结点）和表示其概率散布的权值，储藏在ht （HuffNode 型）数组的前 n 个数组元素中。

而后将2n-1 个结点的双亲和孩子结点均置为 0。

第二步：在全部的结点中，选用双亲为零且拥有最小权值m1 和次小权值 m2 的两个结点，用 p1 和 p2 指示这两个结点在数组中的地点。

将根为 ht[p1] 和 ht[p2] 的两棵树归并，使其成为新结点 ht[i] 的左右孩子， ht[i] 的权值为最小权值 m1 和次小权值m2 之和； ht[p1] 和 ht[p2] 的双亲指向 i。

共进行 n-1 次归并，产生 n-1 个结点，挨次放入 ht 数组中数组下标从 n+1 到 2n-1。

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（二）、对哈夫曼树进行编码主要代码实现：for(c=i,f=p[i].parent;f!=0;c=f,f=p[f].parent) { if(p[f].lchild==c)//左孩子编码为'0'{ cd[--start]='0';}1 2 3 4 5 * * * 6 7序号： 权值： 1 23 4 3 6 10 106 图3-1 图从叶子到根逆向求编码else //右孩子编码为'1'{ cd[--start]='1';}}（三）、输出对应字符的码（四）、译码过程主要代码实现：if(strcmp(a,hc[i])==0) //比较两个字符串是否相等，相等则输出0 { for(c=2*n-1,j=0;a[j]!='\0';j++) //从根出发，按字符'0'或'1'确定找左孩子或右孩子 {if(a[j]=='0') //左孩子{ c=p[c].lchild;}else图3-4表3-1从跟到叶子顺向求字符{ c=p[c].rchild; //右孩子}}四、 调试分析（一）、数字的输入判断（二）、字母的输入判断（三）、程序是否继续进行的判断五、 用户手册（一）、首先根据提示输入初始化数据，提示输入一个数字，请输入一个数a ，0<a<9999；提示输入一个1图3-5图4-1图4-2图4-3字母，则请输入一个字母（a~z)或者(A~Z)中的一个字符；请勿在输入一个数字后再输入一个字符，或者在输入一个字符后再输入一个数字。

哈夫曼编码译码课程设计报告《数据结构》课程设计——赫夫曼编码/译码器设计指导教师：李文书、周维达班级：10电信实验班学号：Q10600132姓名：王彬彬一、实验目的1、提高分析问题、解决问题的能力，进一步巩固数据结构各种原理与方法。

2、熟悉掌握一门计算机语言，能够进行数据算法设计。

二、实验原理哈夫曼编\译码器的主要功能是先建立哈夫曼树，然后利用建好的哈夫曼树生成哈夫曼编码后进行译码。

在数据通信中，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，称之为编码。

构造一棵哈夫曼树，规定哈夫曼树中的左分之代表0，右分支代表1，则从根节点到每个叶子节点所经过的路径分支组成的0和1的序列便为该节点对应字符的编码，称之为哈夫曼编码。

最简单的二进制编码方式是等长编码。

若采用不等长编码，让出现频率高的字符具有较短的编码，让出现频率低的字符具有较长的编码，这样可能缩短传送电文的总长度。

哈夫曼树课用于构造使电文的编码总长最短的编码方案。

主要流程图如下：三、实验步骤1：写好流程图，设计实验方案。

2：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，并将它存于文件HuofumanTree中。

3：编码。

利用已建好的哈夫曼树，对文件ToBeTran中的正文进行编码，然后将结果存入文件CodeFile中。

4：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。

5：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CodePrint中。

6：印哈夫曼树（Treeprinting）.将已在内存中的哈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哈夫曼树写入文件TreePrint 中。

具体函数如下：1：Initialization() 初始化2：Encoding() 编码3：Decoding() 译码4：Print_file() 打印代码文件5：search(k,j,p) 搜索二叉树6：Print_tree() 打印二叉树7：menu() 主菜单9：main() 主函数四、实验结果与分析（1）大致个人测试案例：主界面：。

#include <iostream.h>#include <iomanip.h>#include <string.h>#include <malloc.h>#include <stdio.h>//typedef int TElemType;const int UINT_MAX = 1000;typedef struct{int weight;int parent, lchild, rchild;} HTNode, *HuffmanTree;typedef char **HuffmanCode;//-----------全局变量-----------------------HuffmanTree HT;HuffmanCode HC;int *w, i, j, n;char *z;int flag = 0;int numb = 0;// -----------------求赫夫曼编码-----------------------int min(HuffmanTree t, int i){// 函数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].parent == 0)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;}}// --------------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;//unsigned c,f;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);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';elsecd[--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 num;int num2;cout << "下面初始化赫夫曼链表" << endl << "数请输入结点的个n：";cin >> num;n = num;w = (int*)malloc(n *sizeof(int));z = (char*)malloc(n *sizeof(char));cout << "\n请依次输入" << n << "个字符(字符型)\n注意:必须以回车结束：" << endl;char base[2];for (i = 0; i < n; i++){cout << "第" << i + 1 << "个字符:" << endl;gets(base);*(z + i) = *base;for (i = 0; i <= n - 1; i++){cout << setw(6) << *(z + i);}cout << "\n请依次输入" << n << "个权值(\n注意:必须以回车结束)：" << endl; for (i = 0; i <= n - 1; i++){cout << endl << "第" << i + 1 << "个字符的权值:";cin >> num2;*(w + i) = num2;}HuffmanCoding(HT, HC, w, n);//------------------------打印编码-------------------------------------------cout << "字符对应的编码为:" << endl;for (i = 1; i <= n; i++){//cout<<"字符"<<*(z+i-1)<<"的编码";puts(HC[i]);}//--------------------------将赫夫曼编码写入文件------------------------cout << "下面将赫夫曼编码写入文件" << endl << "...................." << endl; FILE *htmTree;char r[] =' ', '\0'};if ((htmTree = fopen("htmTree.txt", "w")) == NULL){cout << "can not open file" << endl;return ;}fputs(z, htmTree);for (i = 0; i < n + 1; 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" << endl << endl; }//---------------------获取报文并写入文件---------------------------------void InputCode()//cout<<"请输入你想要编码的字符"<<endl;FILE *tobetran;char str[100];if ((tobetran = fopen("tobetran.txt", "w")) == NULL){cout << "不能打开文件" << endl;return ;}cout << "请输入你想要编码的字符" << endl;gets(str);fputs(str, tobetran);cout << "获取报文成功" << endl;fclose(tobetran);}//---------------------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" << endl; FILE *tobetran, *codefile;if ((tobetran = fopen("tobetran.txt", "rb")) == NULL){cout << "不能打开文件" << endl;}if ((codefile = fopen("codefile.txt", "wb")) == NULL) {cout << "不能打开文件" << endl;}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" << endl;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!" << endl;break;}}}}}cout << "编码工作完成" << endl << "编码写入目录下的codefile.txt中" << endl << endl;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" << endl;FILE *codef, *txtfile;if ((txtfile = fopen("Textfile.txt", "w")) == NULL){cout << "不能打开文件" << endl;}//txtfile=fopen("Textfile.txt","w");if ((codef = fopen("codefile.txt", "r")) == NULL){cout << "不能打开文件" << endl;}//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;i3 = HT[i3].rchild;}*(work2 + i4) = '\0';fputs(work2, txtfile);cout << "译码完成" << endl << "内容写入根目录下的文件txtfile.txt中" << endl << endl;cout << work2;free(work);free(work2);fclose(txtfile);fclose(codef);}//------------------------打印赫夫曼树的函数-----------------------void coprint(HuffmanTree start, HuffmanTree HT){if (start != HT){FILE *TreePrint;if ((TreePrint = fopen("TreePrint.txt", "a")) == NULL){cout << "创建文件失败" << endl;return ;numb++; //该变量为已被声明为全局变量coprint(HT + start->rchild, HT);cout << setw(5 *numb) << start->weight << endl;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;cout << "下面打印赫夫曼树" << endl;coprint(p, HT);cout << "打印工作结束" << endl;}//------------------------主函数------------------------------------void main(){char choice;cout << " 赫夫曼编码解码系统" << endl;cout << "1.要初始化赫夫曼链表请输入'i'" << endl;cout << "2.要编码请输入'e'" << endl;cout << "3.要译码请输入'd'" << endl;cout << "4.要打印编码请输入'p'" << endl;cout << "5.要打印赫夫曼树请输入't'" << endl;cout << "6.要离开请输入'q'" << endl;// if(flag==0)cout<<"\n请先初始化赫夫曼链表,输入'i'"<<endl; cin >> choice;switch (choice){case 'i':Initialization();break;case 'w':InputCode();break;case 'e':Encoding();break;Decoding();break;case 't':Tree_printing(HT, 2 *n - 1);break;case 'q':default:cout << "input error" << endl;}}free(z);free(w);free(HT);}运行结果：赫夫曼编码解码系统1.要初始化赫夫曼链表请输入'i'2.要编码请输入'e'3.要译码请输入'd'4.要打印编码请输入'p'5.要打印赫夫曼树请输入't'6.要离开请输入'q'下面初始化赫夫曼链表数请输入结点的个n：8请依次输入8个字符(字符型)注意:必须以回车结束：第1个字符:a第2个字符:b第3个字符:c第4个字符:d第5个字符:e第6个字符:f第7个字符:g第8个字符:ha b c d e f g h 请依次输入8个权值(注意:必须以回车结束)：第1个字符的权值:5第2个字符的权值:29第3个字符的权值:7第4个字符的权值:8第5个字符的权值:14第6个字符的权值:23第7个字符的权值:3第8个字符的权值:11字符对应的编码为:01101011101111110000111010下面将赫夫曼编码写入文件....................已将字符与对应编码写入根目录下文件htmTree.txt中赫夫曼编码解码系统1.要初始化赫夫曼链表请输入'i'2.要编码请输入'e'3.要译码请输入'd'4.要打印编码请输入'p'5.要打印赫夫曼树请输入't'6.要离开请输入'q'i下面初始化赫夫曼链表数请输入结点的个n：27请依次输入27个字符(字符型)注意:必须以回车结束：第1个字符:第2个字符:a第3个字符:b第4个字符:c第5个字符:d第6个字符:第7个字符: f第8个字符: g第9个字符: h第10个字符: i第11个字符: j第12个字符: k第13个字符: l第14个字符: m第15个字符: n第16个字符: o第17个字符: p第19个字符:r第20个字符:s第21个字符:t第22个字符:u第23个字符:v第24个字符:w第25个字符:x第26个字符:y第27个字符:za b c d e f gm n o p q r s t z请依次输入27个权值(第1个字符的权值:186第2个字符的权值:64第3个字符的权值:13第4个字符的权值:22第5个字符的权值:32第6个字符的权值:103第7个字符的权值:21第8个字符的权值:15第9个字符的权值:47第10个字符的权值:57第11个字符的权值:1第12个字符的权值:5第13个字符的权值:32第14个字符的权值:20第15个字符的权值:57第16个字符的权值:63第17个字符的权值:15第18个字符的权值:1第19个字符的权值:48第20个字符的权值:51第21个字符的权值:80第22个字符的权值:23第23个字符的权值:8第24个字符的权值:18第25个字符的权值:1第26个字符的权值:16第27个字符的权值:1字符对应的编码为: 11010101001000001010110010111110100101000001101111011100111101101011111111101111000100110111101110100100011111000011111101011110011110111101001111111011111下面将赫夫曼编码写入文件....................已将字符与对应编码写入根目录下文件htmTree.txt中。

《数据结构与算法》课程设计（2009/2010学年第二学期第20周)指导教师: 王老师班级：计算机科学与技术（3)班学号：姓名：《数据结构与算法》课程设计目录一、前言1．摘要2．《数据结构与算法》课程设计任务书二、实验目的三、题目--赫夫曼编码/译码器1．问题描述2．基本要求3．测试要求4．实现提示四、需求分析—-具体要求五、概要设计六、程序说明七、详细设计八、实验心得与体会前言1．摘要随着计算机的普遍应用与日益发展，其应用早已不局限于简单的数值运算，而涉及到问题的分析、数据结构框架的设计以及设计最短路线等复杂的非数值处理和操作。

算法与数据结构的学习就是为以后利用计算机资源高效地开发非数值处理的计算机程序打下坚实的理论、方法和技术基础。

算法与数据结构旨在分析研究计算机加工的数据对象的特性，以便选择适当的数据结构和存储结构，从而使建立在其上的解决问题的算法达到最优。

数据结构是在整个计算机科学与技术领域上广泛被使用的术语.它用来反映一个数据的内部构成，即一个数据由那些成分数据构成，以什么方式构成,呈什么结构。

数据结构有逻辑上的数据结构和物理上的数据结构之分。

逻辑上的数据结构反映成分数据之间的逻辑关系，而物理上的数据结构反映成分数据在计算机内部的存储安排。

数据结构是数据存在的形式。

《数据结构》主要介绍一些最常用的数据结构，阐明各种数据结构内在的逻辑关系，讨论其在计算机中的存储表示，以及在其上进行各种运算时的实现算法,并对算法的效率进行简单的分析和讨论。

数据结构是介于数学、计算机软件和计算机硬件之间的一门计算机专业的核心课程,它是计算机程序设计、数据库、操作系统、编译原理及人工智能等的重要基础，广泛的应用于信息学、系统工程等各种领域.学习数据结构是为了将实际问题中所涉及的对象在计算机中表示出来并对它们进行处理.通过课程设计可以提高学生的思维能力，促进学生的综合应用能力和专业素质的提高。

2．《数据结构与算法》课程设计任务书《数据结构与算法》是计算机专业重要的核心课程之一，在计算机专业的学习过程中占有非常重要的地位.《数据结构与算法课程设计》就是要运用本课程以及到目前为止的有关课程中的知识和技术来解决实际问题。

哈夫曼编码译码器哈夫曼编码译码器a)需求分析：一个完整的系统应具有以下功能：(l)I:初始化。

从终端读入字符集大小n，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。

(2)C:编码。

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

(3)D:编码。

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)P:印代码文件。

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codeprint中。

(5)T:印哈夫曼树。

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 中可以根据题目要求把程序划成5个模块，设计成菜单方式，每次执行一个模块后返回菜单。

除了初始化(I)过程外，在每次执行时都经过一次读取磁盘文件数据。

这是为了如果在程序执行后一直没有进行初始化(I)过程，为了能使后面的操作顺利进行，可以通过读取旧的数据来进行工作。

比如：如果程序的工作需要的字符集和权值数据是固定的，只要在安装程序时进行一次初始(I)化操作就可以了。

在再次运行程序时，不管进行那项操作都可以把需要的数据读入到内存。

b)概要设计本程序主要用到了三个算法。

(1)哈夫曼编码在初始化(I)的过程中间，要用输入的字符和权值建立哈夫曼树并求得哈夫曼编码。

先将输入的字符和权值存放到一个结构体数组中，建立哈夫曼树，将计算所得的哈夫曼编码存储到另一个结构体数组中。

(2)串的匹配在编码(D)的过程中间，要对已经编码过的代码译码，可利用循环，将代码中的与哈夫曼编码的长度相同的串与这个哈夫曼编码比较，如果相等就回显并存入文件。

(3)二叉树的遍历在印哈夫曼树(T)的中，因为哈夫曼树也是二叉树，所以就要利用二叉树的先序遍历将哈夫曼树输出c）详细设计构造树的方法如下：初始化：每个字符就是一个结点，字符的频度就是结点的权；1、将结点按频度从小到大排序；2、选取频度最小的两个结点，以它们为儿子，构造出一个新的结点；新结点的权值就是它两个儿子的权值之和；构造之后，从原来的结点序列里删除刚才选出的那两个结点，但同时将新生成的结点加进去；3、如果结点序列里只剩下一个结点，表示构造完毕，退出。

题目一: 哈夫曼编码与译码一、任务设计一个运用哈夫曼算法的编码和译码系统, 反复地显示并解决以下项目, 直到选择退出为止。

规定：1) 将权值数据存放在数据文献(文献名为data.txt, 位于执行程序的当前目录中) ；2) 初始化：键盘输入字符集记录字符权值、自定义26个字符和26个权值、记录文献中一篇英文文章中26个字母, 建立哈夫曼树；3) 编码: 运用建好的哈夫曼树生成哈夫曼编码；4) 输出编码（一方面实现屏幕输出, 然后实现文献输出）；5）译码（键盘接受编码进行译码、文献读入编码进行译码）；6) 界面优化设计。

二、流程图三、代码分解 //头文献 #include<stdio.h> #include<string.h> #include<stdlib.h> #include <conio.h> #define N 1000 #define M 2*N-1 #define MAXcode 6000 //函数声明void count(CHar &ch,HTNode ht[]);void editHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],CHar &ch,int n,char bianma[]); //编码函数void printyima(HTNode ht[],HCode hcd[],int n,char bianma[]); //译码函数 void creatHT(HTNode ht[],int n);字符集记录符集记录权值 权值 至文献“哈夫曼树。

t xt” 菜单1.从键盘输入字符集进行编码2.从文献读入字符集进行编码1.从键盘输入编码进行译码2.从文献读入编码进行译码0.返回上级菜单 0.返回上级菜单void CreateHCode (HTNode ht[],HCode hcd[],int n);void DispHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],int n);void input_key(CHar &ch);void input_file(CHar &ch);void input_cw(HTNode ht[]);void bianma1(HTNode ht[],HCode hcd[],CHar &ch,int n,char bianma[]); void bianma2(HTNode ht[],HCode hcd[],CHar &ch,int n,char bianma[]); void yima1(HTNode ht[],HCode hcd[],int n,char bianma[]);void yima2(HTNode ht[],HCode hcd[],int n,char bianma[]);void creat_cw();void bianmacaidan();void yimacaidan();void bianmayima();int caidan();//结构体typedef struct{char data;int parent;int weight;int lchild;int rchild;}HTNode;typedef struct{char cd[N];int start;}HCode;typedef struct{char s[N];int num;}CHar;CHar ch;HTNode ht[M];HCode hcd[N];//主函数int main(){int xh;while(1){system("color 1f"); //操作菜单背景颜色 xh=caidan(); //调用菜单函数switch(xh) //switch语句 {case 1:system("cls");creat_cw();break;case 2:system("cls");creatHT(ht,n);break;case 3:system("cls");CreateHCode(ht,hcd,n);DispHCode(ht,hcd,n);break;case 4:system("cls");bianmayima();break;case 0:system("cls");printf("\n\n\n\n\n\n\n\n\n\t\t\t\t感谢使用本系统!\n\n\n\n\n\n\n \t\t\t");exit(0);default:system("cls");putchar('\a');printf("\n\t\t输入有误, 请重新输入:\n");break;}}return 0;}//菜单函数int caidan() //菜单函数模块//{int xh;printf("\n\n\n");printf("\t\t 欢迎使用哈夫曼编码译码系统\n");printf("\t\t \n");printf("\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n");printf("\t\t*= =*\n");printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*= =*\n");printf("\t\t*= 1.建立字符权值=*\n");printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*= =*\n"); printf("\t\t*= 2.建立并输出哈夫曼树=*\n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*= =*\n"); printf("\t\t*= 3.生成并查看哈夫曼编码=*\n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*= =*\n"); printf("\t\t*= 4.编码与译码=*\n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*= =*\n"); printf("\t\t*= 0.退出系统=*\n"); printf("\t\t*= =*\n"); printf("\t\t*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*\n"); printf("\n\t\t请输入序号进行选择:");scanf("%d", &xh);return xh; //返回从键盘接受的选项}void bianmayima(){int xh;while(1){printf("\n\n\n\n\n");printf("\t\t 编码与译码\n"); printf("\t\t \n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=* =*\n");printf("\t\t*= 1.编码=*\n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=* =*\n"); printf("\t\t*= 2.译码=*\n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=* =*\n"); printf("\t\t*= 0.返回上级菜单=*\n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=* =*\n"); printf("\n\t\t请输入序号进行选择:");scanf("%d",&xh);switch(xh) //switch语句{case 1:system("cls");bianmacaidan();break;case 2:system("cls");yimacaidan();break;case 0:system("cls");return;default:system("cls");putchar('\a');printf("\n\t\t输入有误, 请重新输入:\n");break;}}}void yimacaidan(){int xh;while(1){printf("\n\n\n\n\n");printf("\t\t 译码\n"); printf("\t\t \n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=* =*\n"); printf("\t\t*= 1.键盘输入编码进行译码=*\n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=* =*\n"); printf("\t\t*= 2.文献读入编码进行译码=*\n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=* =*\n"); printf("\t\t*= 0.返回上级菜单=*\n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=* =*\n"); printf("\n\t\t请输入序号进行选择:");scanf("%d",&xh);switch(xh) //switch语句{case 1:system("cls");yima1(ht,hcd,n,bianma);break;case 2:system("cls");yima2(ht,hcd,n,bianma);break;case 0:system("cls");return;default:system("cls");putchar('\a');printf("\n\t\t输入有误, 请重新输入:\n");break;}}}void bianmacaidan(){int xh;while(1){printf("\n\n\n\n\n");printf("\t\t 编码\n"); printf("\t\t \n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=* =*\n"); printf("\t\t*= 1.键盘输入字符集编码=*\n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=* =*\n"); printf("\t\t*= 2.文献读入文章编码=*\n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=* =*\n"); printf("\t\t*= 0.返回上级菜单=*\n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=* =*\n"); printf("\n\t\t请输入序号进行选择:");scanf("%d",&xh);switch(xh) //switch语句{case 1:system("cls");bianma1(ht,hcd,ch,n,bianma);break;case 2:system("cls");bianma2(ht,hcd,ch,n,bianma);break;case 0:system("cls");return;default:system("cls");putchar('\a');printf("\n\t\t输入有误, 请重新输入:\n");break;}}}void creat_cw(){int xh2;while(1){printf("\n\n\n\n\n");printf("\t\t 建立字符权值\n"); printf("\t\t \n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=* =*\n"); printf("\t\t*= 1.从键盘输入字符集进行记录=*\n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=* =*\n"); printf("\t\t*= 2.从文献读入字符集记录=*\n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=* =*\n"); printf("\t\t*= 3.自定义字符权值=*\n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=* =*\n"); printf("\t\t*= 0.返回上级菜单=*\n"); printf("\t\t*= *=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=* =*\n"); printf("\n\t\t请输入序号进行选择:");scanf("%d",&xh2);switch(xh2) //switch语句{case 1:system("cls");input_key(ch);break;case 2:system("cls");input_file(ch);break;case 3:system("cls");input_cw(ht);break;case 0:system("cls");return;default:system("cls");putchar('\a');printf("\n\t\t输入有误, 请重新输入:\n");break;}}}//建立字符权值模块void input_key(CHar &ch){int i,j=0;char st[N];printf("请输入字符集（以‘#’结束）:\n");for(i=0;i<N;i++){scanf("%c",&st[i]);if(st[i]=='#'){st[i]='\0';break;}}strcpy(ch.s,st);count(ch,ht);printf("按任意键返回!");getch();system("cls");return;}void input_file(CHar &ch){int i;FILE*fp;char filename[20];printf("请输入要打开的文献名(*.txt):");scanf("%s",&filename);if((fp=fopen(filename,"r"))==NULL){printf("\n\t\t文献打开失败");return;}for(i=0;!feof(fp);i++){fread(&ch.s[i],sizeof(char),1,fp);}printf("读入成功!\n");printf("文献中的字符集为:%s\n",ch.s);fclose(fp);count(ch,ht);printf("按任意键返回!");getch();system("cls");return;}void input_cw(HTNode ht[]){int i,w,s,j;char a;printf("要输入的字符总个数是？:");scanf("%d",&s);n=s;printf("请输入字符及其权值:\n");for(i=0;i<s;i++){printf("请输入第%d个字母:",i+1);scanf("%s",&a);ht[i].data=a;printf("请输入其权值:");scanf("%d",&w);ht[i].weight=w;}FILE *fp;if((fp=fopen("data.txt","w"))==0){printf("\n\t\t文献打开失败");return;}printf("\n定义权值成功!\n\n");printf("各字符及其权值为:\n\n");fprintf(fp,"各字符及其权值为:\n");printf(" 字符\t权值");fprintf(fp," 字符\t权值");for(j=0;j<i;j++){ printf("\n");fprintf(fp,"\n");printf(" %-8c%-8d",ht[j].data,ht[j].weight);fprintf(fp," %-8c%-8d%",ht[j].data,ht[j].weight); }printf("\n");printf("\n字符权值已输出至文献“data.txt”！");fclose(fp);printf("输入完毕, 按任意键返回！");getch();system("cls");return;}//记录字符权值函数void count(CHar &ch,HTNode ht[]){int i,j,m=0;char c[N];int sum[N]={0};for(i=0;ch.s[i]!='\0';i++){for(j=0;j<m;j++)if(ch.s[i]==c[j]||(c[j]>='a'&&c[j]<='z'&&ch.s[i]+32==c[j])) break;if(j<m)sum[j]++;else{if(ch.s[i]>='A'&&ch.s[i]<='Z')c[j]=ch.s[i]+32;else c[j]=ch.s[i];sum[j]++;m++;}}for(i=0;i<m;i++){ht[i].data=c[i];ht[i].weight=sum[i];}n=m;FILE *fp;if((fp=fopen("data.txt","w"))==0) {printf("\n\t\t文献打开失败"); return;}printf("\n记录权值成功!\n\n"); printf("各字符及其权值为:\n\n"); fprintf(fp,"各字符及其权值为:\n"); printf(" 字符\t权值");fprintf(fp," 字符\t权值");for(j=0;j<m;j++){ printf("\n");fprintf(fp,"\n");printf(" %-8c%-8d",ht[j].data,ht[j].weight);fprintf(fp," %-8c%-8d%",ht[j].data,ht[j].weight);}printf("\n");printf("\n字符权值已输出至文献“data.txt”！");fclose(fp);}//构造哈夫曼树void creatHT(HTNode ht[],int n){FILE *fp;if((fp=fopen("哈夫曼树.txt","w"))==0){printf("\n\t\t文献打开失败");return;}int i,j,k,lnode,rnode;int min1,min2;for (i=0;i<2*n-1;i++)ht[i].parent=ht[i].lchild=ht[i].rchild=-1;for (i=n;i<2*n-1;i++){min1=min2=32767;lnode=rnode=-1;for(k=0;k<=i-1;k++)if(ht[k].parent==-1){if (ht[k].weight<min1){min2=min1;rnode=lnode;min1=ht[k].weight;lnode=k;}else if(ht[k].weight<min2){min2=ht[k].weight;rnode=k;}}ht[lnode].parent=i;ht[rnode].parent=i;ht[i].weight=ht[lnode].weight+ht[rnode].weight;ht[i].lchild=lnode;ht[i].rchild=rnode;}printf("建立huffman树成功!\n");printf("输出huffman树:\n");fprintf(fp,"输出huffman树:\n");printf("\t字符\t权值\t父节点\t 左子节点\t右子节点");fprintf(fp,"\t字符\t权值\t父节点\t 左子节点\t右子节点");for(j=1;j<i;j++){ printf("\n");fprintf(fp,"\n");printf("\t %-8c%-8d%-10d%-14d%-10d",ht[j].data,ht[j].weight,ht[j].parent,ht[i]. lchild,ht[j].rchild);fprintf(fp,"\t %-8c%-8d%-10d%-14d%-10d",ht[j].data,ht[j].weight,ht[j].parent,h t[i].lchild,ht[j].rchild);}printf("\n");printf("哈夫曼树已输出至文献“哈夫曼树.txt”！按任意键返回!");fclose(fp);getch();system("cls");return;}//生成哈夫曼编码void CreateHCode (HTNode ht[],HCode hcd[],int n){int i,f,c,j=0;HCode hc;for(i=0;i<n;i++){hc.start=n;c=i;hc.cd[hc.start--]='0';f=ht[i].parent;while(f!=-1){if (ht[f].lchild==c)hc.cd[hc.start--]='0';elsehc.cd[hc.start--]='1';c=f;f=ht[f].parent;}hc.start++;for(j=0;j<hc.start;j++)hc.cd[j]=' ';hcd[i]=hc;}}void DispHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],int n) {FILE *fp;if((fp=fopen("哈夫曼编码.txt","w"))==0){printf("\n\t\t文献打开失败");return;}int i,k;int sum=0,m=0,j;printf("输出字符哈夫曼编码:\n"); fputs("输出字符哈夫曼编码:\n",fp); for (i=0;i<n;i++){j=0;printf("%c:\t",ht[i].data);fprintf(fp,"\n%c:\t",ht[i].data);for (k=hcd[i].start;k<=n;k++){printf("%c",hcd[i].cd[k]);j++;fprintf(fp,"%c",hcd[i].cd[k]); }m+=ht[i].weight;sum+=ht[i].weight*j;printf("\n");}printf("\n哈夫曼编码已保存至文献“哈夫曼编码.txt!按任意键返回！”");fclose(fp);getch();system("cls");}//编码函数void bianma1(HTNode ht[],HCode hcd[],CHar &ch,int n,char bianma[]){int i;char str[N];printf("请输入要编码的字符集（以‘#’结束）:\n");for(i=0;i<N;i++){scanf("%c",&str[i]);if(str[i]=='#'){str[i]='\0';break;}}strcpy(ch.s,str);ch.num=strlen(str);editHCode(ht,hcd,ch,n,bianma);getch();system("cls");}void bianma2(HTNode ht[],HCode hcd[],CHar &ch,int n,char bianma[]) {int i;FILE*fp;char filename[20];printf("请输入要打开的文献名(*.txt):");scanf("%s",&filename);if((fp=fopen(filename,"r"))==NULL){printf("\n\t\t文献打开失败");return;}for(i=0;!feof(fp);i++){fread(&ch.s[i],sizeof(char),1,fp);}ch.num=strlen(ch.s);printf("\n读入成功!\n");printf("文献中的字符集为:\n%s",ch.s);fclose(fp);editHCode(ht,hcd,ch,n,bianma);system("cls");return;}//译码函数void yima1(HTNode ht[],HCode hcd[],int n,char bianma[]) {int i;char code[MAXcode];printf("请输入编码进行译码（以‘#’结束）:\n");for(i=0;i<MAXcode;i++){scanf("%c",&code[i]);if(code[i]=='#'){code[i]='\0';break;}}strcpy(bianma,code);printyima(ht,hcd,n,bianma);printf("\n译码完毕！按任意键返回!");getch();system("cls");return;}void yima2(HTNode ht[],HCode hcd[],int n,char bianma[]) {int i;FILE*fp;char filename[20];printf("请输入要打开的文献名(*.txt):");scanf("%s",&filename);if((fp=fopen(filename,"r"))==NULL){printf("\n\t\t文献打开失败");return;}for(i=0;!feof(fp);i++){fread(&bianma[i],sizeof(char),1,fp);}printf("读入成功!\n");printf("文献中的编码是:%s\n",bianma);printyima(ht,hcd,n,bianma);printf("\n译码完毕！按任意键返回!");getch();system("cls");}四、调试结果主菜单建立字符权值选择2.从文献读入字符进行记录输入测试文献名“cs.txt”输出个字符权值建立哈夫曼树并输出至文献生成哈夫曼编码并保存至文献编码选择2.从文献读入字符集编码编码结果保存至文献译码选择2.从文献读入编码, 读入上一步的编码译码完毕, 返回！退出系统。