算法分析与设计实验二哈夫曼编码

1、昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告（ 201 201 学年 第 一 学期 ）课程名称：算法设计与分析 开课实验室： 年 月 日年级、专业、班 学号 姓名 成绩实验项目名称哈夫曼编码指导教师 教师评语该同学是否了解实验原理：A.了解B.基本了解C.不了解该同学的实验能力：A.强 B.中等 C.差 该同学的实验是否达到要求：A.达到B.基本达到C.未达到实验报告是否规范：A.规范B.基本规范C.不规范实验过程是否详细记录：A.详细B.一般 C.没有 教师签名： 年 月 日一、上机目的及内容1.上机内容设需要编码的字符集为d1, d2, , dn，它们出现的频率为w1, w2, , wn，

2、应用哈夫曼树构造最短的不等长编码方案。2.上机目的（1）了解前缀编码的概念，理解数据压缩的基本方法；（2）掌握最优子结构性质的证明方法；（3）掌握贪心法的设计思想并能熟练运用。二、实验原理及基本技术路线图（方框原理图或程序流程图）（1）证明哈夫曼树满足最优子结构性质；（2）设计贪心算法求解哈夫曼编码方案；（3）设计测试数据，写出程序文档。数据结构与算法:typedef char *HuffmanCode; /动态分配数组，存储哈夫曼编码typedef struct unsigned int weight; /用来存放各个结点的权值 unsigned int parent,LChild,RChi

3、ld; /指向双亲、孩子结点的指针 HTNode, *HuffmanTree; /动态分配数组，存储哈夫曼树程序流程图：三、所用仪器、材料（设备名称、型号、规格等或使用软件）1台PC及VISUAL C+6.0软件四、实验方法、步骤（或：程序代码或操作过程）程序代码：#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>typedef struct unsigned int weight; unsigned int parent,LChild,RChild; HTNode, *HuffmanTree;

4、/动态分配数组，存储哈夫曼树typedef char *HuffmanCode; /动态分配数组，存储哈夫曼编码void Select(HuffmanTree *ht,int n,int *s1,int *s2) int i,min; for(i=1; i<=n; i+) if(*ht)i.parent=0) min=i; break; for(i=1; i<=n; i+) if(*ht)i.parent=0) if(*ht)i.weight<(*ht)min.weight) min=i; *s1=min; for(i=1; i<=n; i+) if(*ht)i.par

5、ent=0 && i!=(*s1) min=i; break; for(i=1; i<=n; i+) if(*ht)i.parent=0 && i!=(*s1) if(*ht)i.weight<(*ht)min.weight) min=i; *s2=min;/构造哈夫曼树ht,w存放已知的n个权值void CrtHuffmanTree(HuffmanTree *ht,int *w,int n) int m,i,s1,s2; m=2*n-1; /总的结点数 *ht=(HuffmanTree)malloc(m+1)*sizeof(HTNode); for

6、(i=1; i<=n; i+) /1-n号存放叶子结点，初始化 (*ht)i.weight=wi; (*ht)i.LChild=0; (*ht)i.parent=0; (*ht)i.RChild=0; for(i=n+1; i<=m; i+) /非叶子结点的初始化 (*ht)i.weight=0; (*ht)i.LChild=0; (*ht)i.parent=0; (*ht)i.RChild=0; printf("n所构造的哈夫曼树为: n"); for(i=n+1; i<=m; i+) /创建非叶子结点，建哈夫曼树 Select(ht,i-1,&

7、s1,&s2); (*ht)s1.parent=i; (*ht)s2.parent=i; (*ht)i.LChild=s1; (*ht)i.RChild=s2; (*ht)i.weight=(*ht)s1.weight+(*ht)s2.weight; printf("%d (%d, %d)n",(*ht)i.weight,(*ht)s1.weight,(*ht)s2.weight); printf("n"); /从叶子结点到根，逆向求每个叶子结点对应的哈夫曼编码void CrtHuffmanCode(HuffmanTree *ht, Huffma

8、nCode *hc, int n) char *cd; /定义的存放编码的空间 int a100; int i,start,p,w=0; unsigned int c; hc=(HuffmanCode *)malloc(n+1)*sizeof(char *); cd=(char *)malloc(n*sizeof(char); cdn-1='0' for(i=1; i<=n; i+) /求n个结点对应的哈夫曼编码 ai=0; start=n-1; /起始指针位置在最右边 for(c=i,p=(*ht)i.parent; p!=0; c=p,p=(*ht)p.parent)

9、 /从叶子到根结点求编码 if( (*ht)p.LChild=c)cd-start='1' ai+; else cd-start='0' ai+; hci=(char *)malloc(n-start)*sizeof(char); /为第i个编码分配空间 strcpy(hci,&cdstart); free(cd); for(i=1; i<=n; i+) printf("权值为%d的哈夫曼编码为：%sn",(*ht)i.weight,hci); for(i=1; i<=n; i+) w+=(*ht)i.weight*ai;

10、 printf("n带权路径长度WPL为：%dnn",w);void main() HuffmanTree HT; HuffmanCode HC; int *w,i,n,wei; printf("tttt哈夫曼编码n" ); printf("请输入结点个数：" ); scanf("%d",&n); w=(int *)malloc(n+1)*sizeof(int); printf("n请分别输入这%d个结点的权值:n",n); for(i=1; i<=n; i+) printf("结点%d: ",i); fflush(stdin); scanf("%d",&wei); wi=wei; CrtHuffmanTree(&HT,w,n); CrtHuffmanCode(&HT,&HC,n);五、实验过程原始记录( 测试数据、图表、计算等)六、实验结果、分析和结论（误差分析与数据处理、成果总结等。其中，绘制曲