哈夫曼编译码器课程设计报告(共12页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上学号2015-2016学年 第1学期1508数据结构课程设计报告题目：哈夫曼编/译码器专业：计算机科学与技术（对口）班级：13（3）姓名：陈霞指导教师：彭飞成绩：计算机学院2015年11月12日目录1 设计内容及要求1.1 内容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。试为这样的信息收发站写一个哈夫曼编/译码系统。1.2 要求一个完整的系统应具有以下功能：

2、60; （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 htmTree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

3、码。同时将此字符形式的编码写入文件CodePrint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）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。 测试数据    （1）数据一：已知某系统在通信联络中只可能出现8种字符，其概率分别为 0.05,0.29,0.07,0.08,0.14,0.23,0.03,0.11,以此设计哈夫曼编码。利用此数据对程序 进行调试。  （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

4、码和译码：“ THIS PROGRAM IS MY FAVORITE”。字符ABCDEFGHIJKLM频度1866413223210321154757153220字符NOPQRSTUVWXYZ频度57631514851802381811612 概要设计2.1 抽象数据类型定义ADT Stack  数据对象：D=ai|aiElemSet,i=1,2,.,n, n0 数据关系：若D为空集，则称为空树。           

5、;若D仅为一个数据元素，则R为空集，否则R=H，H是如下的二元关 系：  （1）再D中存在唯一的称为根的数据元素root，它在关系H下无前驱。 （2）若D-root<>空集，则存在一个划分D1，D2，···，Dm（m>0）。 （3）对应于D-root的划分，H-<root，X1，···，<root，Xm>有唯一的一个划分H1，H2，···，Hm（m>0）。  基本操作：  InitTree(&T) 

6、; 操作结果：构造空树T。DestroyTree(&T)  初始条件：树T已存在。 操作结果：树T被销毁。 ClearTree(&T)  初始条件：树T已存在。 操作结果：将树T清为空栈。  TreeEmpty(T)  初始条件：树T已存在。  操作结果：若树T为空，则返回TRUE，否则FALSE。  TreeDepth(T)  初始条件:树T已存在。 操作结果：返回T的深度。  Root（T）  初始条件：树T已存在。 操作结果：返回树T的根。2.

7、2 模块划分本程序包括三个模块： (1)主程序模块  void main()  初始化； 构造哈夫曼树； 求哈夫曼编码；  哈夫曼编码输出；    （2）哈夫曼模块实现哈夫曼树的抽象数据类型  （3）求哈夫曼编码模块实现求哈夫曼编码算法的数据类型3 设计过程及代码3.1 设计过程1、 数据类型的定义 （1） 哈夫曼树类型  typedef struct/构造树      char  data;/结

8、点权值      int weight;/权重      int parent;/双亲结点      int lchild;/左孩子      int rchild;/右孩子   HTNode;   HTNode ht30;  （2） 求哈

9、夫曼编码类型  typedef struct       char cd30;/存放当前结点的哈弗曼编码     int start;/cdstartcdn存放哈弗曼码 HCode; HCode hcd30;2、主要模块的算法描述开始Int I;i<nScanf(“%d”,&htt.wei+结束Int I,f,c;I=0I<nHc.start=n;c=iF!=-1multiplexHc.start

10、+;I+主函数流程图图3.1.1哈弗曼编码算法流程图图3.1.23.2 代码#include<stdio.h>  #define n 27  /叶子数目  #define m (2*n-1)    /结点总数#define maxval 10000.0  #define maxsize 100   /哈夫曼编码的最大位数 typedef struct &#

11、160;   char ch;  float weight;    int lchild,rchild,parent; hufmtree; typedef struct    char bitsn;   /位串   int start;      /编码在位串中的起始位置  char ch;

12、0;       /字符 codetype;void huffman(hufmtree tree);/建立哈夫曼树  void huffmancode(codetype code,hufmtree tree);/根据哈夫曼树求出哈夫曼编码 void decode(hufmtree tree);/依次读入字符，根据哈夫曼树译码   int  main()     pri

13、ntf("  哈夫曼编码n");  printf("总共有%d个字符n",n);  hufmtree treem;   codetype coden;   int i,j;/循环变量   huffman(tree);/建立哈夫曼树   huffmancode(code,tree);/根据哈夫曼树求出哈夫曼编码  printf("【输出每个字符的哈夫曼编码】n"

14、;);   for(i=0;i<n;i+)       printf("%c: ",codei.ch);   for(j=codei.start;j<n;j+)     printf("%c ",codei.bitsj);   printf("n");     printf("【读入字符

15、，并进行译码】n");   decode(tree);/依次读入电文，根据哈夫曼树译码    void huffman(hufmtree tree)/建立哈夫曼树 int i,j,p1,p2;/p1,p2分别记住每次合并时权值最小和次小的两个根结点的下标   float small1,small2,f;  char c;   for(i=0;i<m;i+)    /初始化

16、       treei.parent=0;    treei.lchild=-1;   treei.rchild=-1;   treei.weight=0.0;     printf("【依次读入前%d个结点的字符及权值(中间用空格隔开)】n",n);   for(i=0;i<n;i+)  /读入前n个结点的字符及权值  

17、0;    printf("输入第%d个字符为和权值",i+1);    scanf("%c %f",&c,&f);    getchar();    treei.ch=c;    treei.weight=f;     for(i=n;i<m;i+)      /进行n-1次合并，产生

18、n-1个新结点       p1=0;p2=0;small1=maxval;small2=maxval;   /maxval是float类型的最大值   for(j=0;j<i;j+)    /选出两个权值最小的根结点    if(treej.parent=0)      if(treej.weight<small1)  &#

19、160;          small2=small1;  /改变最小权、次小权及对应的位置       small1=treej.weight;      p2=p1;      p1=j;          else

20、       if(treej.weight<small2)              small2=treej.weight;  /改变次小权及位置        p2=j;          treep1.parent=

21、i;   treep2.parent=i;    treei.lchild=p1;  /最小权根结点是新结点的左孩子   treei.rchild=p2;  /次小权根结点是新结点的右孩子   treei.weight=treep1.weight+treep2.weight;    /huffman   void huffmancode(codetype code,h

22、ufmtree tree)/根据哈夫曼树求出哈夫曼编码 /codetype code为求出的哈夫曼编码 /hufmtree tree为已知的哈夫曼树 int i,c,p;    codetype cd;   /缓冲变量  for(i=0;i<n;i+)       cd.start=n;     cd.ch=treei.ch;    

23、0;c=i;       /从叶结点出发向上回溯     p=treei.parent;   /treep是treei的双亲   while(p!=0)         cd.start-;     if(treep.lchild=c)       cd.bitscd.start

24、='0'   /treei是左子树，生成代码'0'    else       cd.bitscd.start='1'   /treei是右子树，生成代码'1'     c=p;      p=treep.parent;       codei=

25、cd;    /第i+1个字符的编码存入codei    /huffmancode   void decode(hufmtree tree)/依次读入字符，根据哈夫曼树译码    int i,j=0;  char bmaxsize;   char endflag='2'    /电文结束标志取2   i=m-1;             /从根结点开始往下搜索  printf("输入发送的编码(以'2'为结束标志)：");  gets(b);  printf("译码后的字符为"