算法与数据结构课程设计
哈夫曼编码和译码的设计与实现
1.问题描述
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设计一个哈夫曼码的编/译码系统。
2.基本要求
a.编/译码系统应具有以下功能：
（1）I：初始化（Initialization）。从终端读入字符集大小n，以及n个字符和n个权值，建立哈夫曼树，并将它存于文件hfmTree中。
（2）E：编码（Encoding）。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（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：印哈夫曼树（Tree printing）。将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式（树或凹入表形式或广义表）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。
b.测试数据
（1）利用下面这道题中的数据调试程序。
某系统在通信联络中只可能出现八种字符，其概率分别为0.25，0.29，0.07，0.08，0.14，0.23，0.03，0.11，试设计哈夫曼编码。
（2）用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立哈夫曼树，并实现以下报文的编码和译码：“THIS PROGRAM IS MY FAVORITE”。
字符空格 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
3．需求分析
3.1程序的基本功能
本程序可以对任何大小的字符型文件进行Huffman编码，生成一个编码文件。并可以在程序运行结束后的任意时间对它解码还原生成字符文件。即：先对一条电文进行输入，并实现Huffman编码，然后对Huffman编码生成的代码串进行译码，最后输出电文数字
3.2输入/输出形式
当进行编码时输入为原字符文件文件名，当程序运行编码完成之后输入编码文件名（默认名为code.dll）。
当进行译码时输入为编码文件名（默认名为code.dll），从文件中读取Huffman 编码树后输入字符文件的文件名。
3.3测试数据要求
本程序中测试数据主要为字符型文件。
4．概要设计
1.
2．功能模块说明
（1）.编码：提示要编码的文件文件名→读取文件→以字母出现次数为权值建立哈弗曼树→对文本进行哈弗曼编码并输出编码→提示将编码保存的文件名→保存编码文件；
（2）.译码：提示输入要译码的文件名→利用建立好的哈弗曼树进行译码→将译码输出→提示保存译码文件的文件名→保存译码文件；
（3）.退出：退出系统，程序运行结束。
5．详细设计
创建哈弗曼树
编码
译码
6．调试分析
1.从叶子节点开始向上遍历二叉树,获得哈夫曼编码;
2.根据哈夫曼编码遍历哈夫曼树直到叶子节点,获得译码
3.算法的时间复杂度分析：程序部分用双循环嵌套结构，时间复杂度为O（n2）.
4．算法的空间复杂度分析：算法的空间复杂度为O（n）
5. 程序需要反复调试，并且调试过程比较慢，需要有一个比较正确的调试方法，更需要我们有耐心
7．用户使用说明
1.输入字符的个数n
2输入n个字符和n个权值
3 选择（1—5）操作可对huffman树进行编码和译码以及huffman树表的打印
4 退出系统
8．测试结果
9．附录
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#define MAX 100
struct HafNode
{
int weight;
int parent;
char ch;
int lchild;
int rchild;
}*myHaffTree;
struct Coding
{
char bit[MAX];
char ch;
int weight;
}*myHaffCode;
void Haffman(int n)/* 构造哈弗曼树*/ {
int i,j,x1,x2,s1,s2;
for (i=n+1;i<=2*n-1;i++)
{
s1=s2=10000;
x1=x2=0;
for (j=1;j<=i-1;j++)
{
if(myHaffTree[j].parent==0&&myHaffTree[j].weight{
s2=s1;
x2=x1;
s1=myHaffTree[j].weight;
x1=j;
}
else if(myHaffTree[j].parent==0&&myHaffTree[j].weight{
s2=myHaffTree[j].weight;
x2=j;
}
}
myHaffTree[x1].parent=i;
myHaffTree[x2].parent=i;
myHaffTree[i].weight=s1+s2;
myHaffTree[i].lchild=x1;
myHaffTree[i].rchild=x2;
}
}
void HaffmanCode(int n)
{
int start,c,f,i,j,k;
char *cd;
cd=(char *)malloc(n*sizeof(char));
myHaffCode=(struct Coding *)malloc((n+1)*sizeof(struct Coding)); cd[n-1]='\0';
for(i=1;i<=n;++i)
{
start=n-1;
for(c=i,f=myHaffTree[i].parent;f!=0;c=f,f=myHaffTree[f].parent) if(myHaffTree[f].lchild==c) cd[--start]='0';
else cd[--start]='1';
for(j=start,k=0;j{
myHaffCode[i].bit[k]=cd[j];
k++;
}
myHaffCode[i].ch=myHaffTree[i].ch;
