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。

《数据结构》课程设计6.5电文的编码和译码姓名: XXX院系: 计算机学院专业: 计算机科学与技术年级: 13级学号: E11314XXX指导教师:XXX2015年10月30 日目录1.课程设计的目的 (3)2.需求分析 (3)3电文的编码和译码的设计 (3)3.1概要设计 (3)3.1.1 主界面设计 (3)3.1.2 存储结构 (4)3.1.3 系统功能设计 (4)3.2详细设计 (4)3.2.1 系统子程序及功能设计 (4)3.2.2 数据类型定义 (6)3.2.3 系统主要子程序详细设计 (7)3.3调试分析 (11)3.4用户手册 (12)4总结 (12)5、程序清单:(见附录) (13)7、程序运行结果 (13)附录1 (18)1.课程设计的目的(1) 熟练使用C 语言编写程序，解决实际问题;(2) 了解并掌握数据结构与算法的设计方法，具备初步的独立分析和设计能力;(3) 初步掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、程序编码、测试等基本方法和技能;(4) 提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力。

2.需求分析(1)为信息收发站写一个哈夫曼编/译码系统。

(2)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）。

(3)要求可以将哈夫曼树以树状或凹入法打印到屏幕。

3电文的编码和译码的设计3.1概要设计3.1.1 主界面设计图1主界面，如图1所示，包含初始化，编码，译码，代码文件，哈夫曼树五个菜单。

其中，菜单1用来从终端读入n个字符和n个权值，建立哈夫曼树，并将它存于文件中; 菜单2用来利用已建好的哈夫曼树，对文件中或直接输入的正文进行编码，然后将结果存入文件中，如果哈夫曼树不在内存可通过初始化或文件读入到内存；菜单3利用已建好的哈夫曼树将文件中的代码进行译码，译码结果存入文件中，若哈夫曼树不在内存中，处理方式与菜单2相同；菜单4将编码文件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中；菜单5将已在内存中的哈夫曼树以凹入法显示在终端上。

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。

目录第1章需求分析 (1)第2章总体设计 (1)第3章抽象数据类型定义 (2)3.1 哈夫曼编码与译码抽象数据类型的设计 (2)第4章详细设计 (2)4.1 工程视图 (2)4.2 类图视图 (3)4.3 函数的调用关系 (3)4.4 主程序流程图 (4)4.5 主要算法的流程图 (5)第5章测试 (7)第6章总结 (8)附录：程序代码 (9)第1章需求分析Huffman编码和译码根据给定的字符集和各字符的频率值，求出其中给定字符Huffman编码，并针对一段文本（定义在该字符集上）进行编码和译码，实现一个Huffman编码/译码系统。

要求设计类（或类模板）来描述Huffman树及其操作，包含必要的构造函数和析构函数，以及其他能够完成如下功能的成员函数：求Huffman编码输入字符串，求出编码输入一段编码，实现译码并设计主函数测试该类。

第2章总体设计图2.1主函数：对输入的字符段进行存储，并对字符数和对应的权值（字符个数）进行统计存储。

哈夫曼树初始化函数：对给定的字符数和权值，创建一棵哈夫曼树。

权值大小比较函数：找到每次所给集合的最小值和次小值，并返回给哈夫曼树初始化函数。

哈夫曼树编码函数：对创建的哈夫曼树，为左孩子的赋值为0，右孩子赋值为1，然后对叶子结点依次编码。

哈夫曼树译码函数：对输入的01二进制数一一与叶子结点的编码依次比较匹配。

第3章抽象数据类型定义3.1哈夫曼编码与译码抽象数据类型的设计enum Child{none,lchild,rchild}; //采用枚举，标记是左孩子还是右孩子class element //元素类{public://类的公有成员elememt(); //构造函数void change(char l,char *c,int p,Child h,int w) //对对象进行修改操作void getparent(int p) //对父结点的值进行修改操作void geta(Child h) //对孩子结点进行修改操作void getweight(int w) //对权值进行修改操作int returnweight() //返回权值操作friend void Select(element h[],int k,int *a,int *b);//友元函数的声明friend void HuffmanTreeCode(element HT[]);friend void HuffmanTreeYima(element huff[],char cod[],int b);private://类的私有成员char letter,*code; //letter为字符,*code指向编码字符串int weight; //权值int parent; //父结点Child a; //为父结点的左孩子还是右孩子};第4章详细设计4.1工程视图图4.1工程视图4.2 类图视图图4.2类图视图4.3 函数的调用关系 如下图：图4.3函数调用关系图主函数main()哈夫曼初始化函数 InitHuffmanTree （） 寻找最小和次小结点函数 Select() 字符编码函数 HuffmanTreeCode （） 字符译码函数 HuffmanTreeYima （）4.4主程序流程图4.5主要算法的流程图图4.5.1哈夫曼编码函数图4.5.2哈夫曼译码函数图5.1哈夫曼编码与译码这次课程设计写得比较仓促，程序许多处仍需要完善和修改。

《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。

专业资料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{int weight;int parent;int l;int r;};哈夫曼编码的存储struct huff *hufftree;(2)程序模块选择1到i-1中parent为0且权值最小的两个下标void Select(struct huff *HT, int n, int &s1, int &s2)构建哈夫曼树：void huffmancoding(struct huff *ht,int *w,int n)对原文进行编码：void code(char *c)根据报文找到原文：void decoding(char *zifu)3. 详细设计核心技术分析：1：构建哈夫曼树及生成哈夫曼编码：根据每个字符权值不同，根据最优二叉树的构建方法，递归生成哈夫曼树，并且用数组存放哈夫曼树。

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。

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。

摘要；哈夫曼编码是根据字符的使用率的高低对字符进行不等长的编码，从而使使用率高的字符占用较少的空间，从而在传输的过程中大大提高了数据的空间传输效率。

本设计采用二叉链表的存储结构，建立哈夫曼树；用递归调用的方式对哈夫曼树的节点进行编码，生成与字符对应的哈夫曼编码。

本设计完全采用C++语言进行编程，并在XCode 6编译器上调试运行通过。

本程序使用中文界面，并有相应的提示信息，便于操作和程序运行。

关键词：哈夫曼树;哈夫曼编码;递归调用;二叉链表AbstractHuffman coding is based on the level of usage of characters ranging from long coding, so that high usage rate of the characters occupy less storage space , in the course of transmission has greatly enhanced the efficiency of data transmission space. This design build the Huffman tree by using Binary Tree storage structure, encoded Huffman tree nodes by recursive calling, and the characters generate the corresponding Huffman coding. The procedure completely write with C++ language and has Chinese explanatory note. What’s more, i t was debugged in XCode 6 debugger and run well. The whole procedure, with Chinese interface and the corresponding tips ,is convenient to run and easy to be operated.Keywords: Huffman Tree; Huffman code; Recursive call; Binary List目录摘要..................................................................................................................... 错误!未定义书签。