哈夫曼树编码译码实验报告

1、数据结构课程设计设计题目：哈夫曼树编码译码课题名称哈夫曼树编码译码院系年级专业学号姓名成绩课题设计目的与设计意义1、课题设计目的：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，以哈夫曼树一即最优二叉树，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。2、课题设计意义：哈夫曼编码的应用很广泛，利用哈夫曼树求得

2、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韦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韦。指导教师：年月日第一章需求分析错误!未定义书签。第二章设计要求错误!未定义书签。第三章概要设计错误!未定义书签。（1）其主要流程图如图1-1所示。错误!未定义书签。（2）设计包含的几个方面错误!未定义书签。第四章详细设计错误!未定义书签。（1）哈夫曼树的存储结构描述为：错误!未定义书

3、签（2）哈弗曼编码错误!未定义书签。（3）哈弗曼译码错误!未定义书签。（4）主函数错误!未定义书签。（5）显示部分源程序：错误!未定义书签。第五章调试结果错误!未定义书签。第六章心得体会错误!未定义书签。第七章参考文献错误!未定义书签。附录：错误!未定义书签。第一章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)

4、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

5、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汇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，EWiLi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。设计实现的功能：(1)哈夫曼树的建立

6、；(2)哈夫曼编码的生成；(3)编码文件的译码。第三章概要设计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

7、。(1)其主要流程图如图1-1所示结束(2)设计包含的几个方面：哈夫曼树的建立哈夫曼树的建立由哈夫曼算法的定义可知，初始森林中共有n棵只含有根结点的二叉树。算法的第二步是：将当前森林中的两棵根结点权值最小的二叉树，合并成一棵新的二叉树；每合并一次，森林中就减少一棵树，产生一个新结点。显然要进行n1次合并，所以共产生n1个新结点，它们都是具有两个孩子的分支结点。由此可知，最终求得的哈夫曼树中一共有2n1个结点，其中n个结点是初始森林的n个孤立结点。并且哈夫曼树中没有度数为1的分支结点。我们可以利用一个大小为2n-1的一维数组来存储哈夫曼树中的结点。哈夫曼编码要求电文的哈夫曼编码，必须先定义哈夫曼

8、编码类型，根据设计要求和实际需要定义的类型如下：typedetstructcharch;arent=hti.lchild=hti.rchild=-1;arent=-1)eight<min1)eight;lnode=k;elseif(htk.weight<min2)min2=htk.weight;rnode=k;htlnode.parent=i;htrnode.parent=i;eight=htlnode.weight+htrnode.weight;child=lnode;hti.rchild=rnode;arent;while(f!=-1)child=c)arent;+;ata);

9、for(k=hcdi.start;k<=n;k+)dk);printf("n");tart;k<=n;k+)voideditHCode(HTNodeht,HCodehcd,intn)ata)printf("%c",hcdj.cdk);break;tart,j=0;k<=n;k+,j+)dk)ata);for(x=0;codex-1!='#'x+)ata=stri;hti.weight=fnumi;while(flag).");getch();system("cls");break;case&

10、#39;b':case'B':system("cls");printf("请输入要进行编码的字符串(以#结束):n");editHCode(ht,hcd,n);printf("n按任意键返回.");getch();system("cls");break;case'c':case'C':system("cls");DispHCode(ht,hcd,n);printf("请输入编码(以#结束):n");deHCode(ht,

11、hcd,n);printf("n按任意键返回.");getch();system("cls");break;case'd':case'D':flag=0;break;default:system("cls");第五章调试结果进入主菜单选A时的显示结果匚"C:rrogrFLLt?s<iciosortVisualStudioXByProjeclsXdrsaeliucdrsa.|I输出哈美易编祠二口+111D=1010C：&±±&&&D=08

12、030E=10110F二019G=110911H=O1101BJ：OHO1J=QltlK：011001000l=011601ailM：10111N=11001B0：1000F=1601Q:R11011r=cniammtS=8B10j=senu=nmV-QB0S1V：0110011X：111选择B时的显示结果匚FrograaTiLesMiciosoFtVisualStud±olByrrojeclsdfsaXPetJugVdfsa.|uim输出编码给枭I91108101011B160008按任意健返回-选C时的显示结果第六章心得体会通过这次课程设计，让我对一个程序的数据结构有更全面更进一

13、步的认识，根据不同的需求，采用不同的数据存储方式，不一定要用栈，二叉树等高级类型，有时用基本的一维数组，只要运用得当，也能达到相同的效果，甚至更佳，就如这次的课程设计，通过用for的多重循环，舍弃多余的循环，提高了程序的运行效率。在编写这个程序的过程中，我复习了之前学的基本语法，哈弗曼树最小路径的求取，哈弗曼编码及译码的应用范围，程序结构算法等一系列的问题它使我对数据结构改变了看法。在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，也从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。第七章参考文献1徐孝凯编著，数据结构课程实验，

14、清华大学出版2002年第一版2张乃笑编著，数据结构与算法，电子工业出版社2004年10月3严蔚敏数据结构（C语言版）清华大学出版社附录：源程序如下：#include<>#include<>arent=hti.lchild=hti.rchild=-1;arent=-1)eight<min1)eight;lnode=k;elseif(htk.weight<min2)min2=htk.weight;rnode=k;htlnode.parent=i;htrnode.parent=i;eight=htlnode.weight+htrnode.weight;child=

15、lnode;hti.rchild=rnode;arent;while(f!=-1)child=c)arent;+;ata);for(k=hcdi.start;k<=n;k+)dk);printf("n");voideditHCode(HTNodeht,HCodehcd,intn)ata)tart;k<=n;k+)printf("%c",hcdj.cdk);break;tart,j=0;k<=n;k+,j+)dk)ata);for(x=0;codex-1!='#'x+)ata=stri;hti.weight=fnumi;while(flag).");getch();system("cls");break;case'b':case'B':system("cls");printf("请输入要进行编码的字符串(以#结束):n");editHCode(ht,hcd,n);printf("n按任意键返回.");getch();system("cls");break;case'c':case&#