哈夫曼编码方案

2010116020247刘桂亮课题描述1.1问题描述利用哈夫曼编码进行通信，可以压缩通信的数据量，提高传输效率，缩短信息的传输时间，还有一定的保密性。现在要求编写一程序模拟传输过程，实现在发送前将要发送的字符信息进行编码，然后进行发送，接收后将传来的数据进行译码，即将信息还原成发送前的字符信息。1.2需求分析在本例中设置发送者和接受者两个功能，1.2.1发送者的功能：输入待传送的字符信息；统计字符信息中出现的字符种类数和各字符出现的次数（频率）；根据字符的种类数和各自出现的次数建立哈夫曼树；利用以上哈夫曼树求出各字符的哈夫曼编码；将字符信息转换成对应的编码信息进行传送。1.2.2接受者的功能：接收发送者传送来的编码信息；利用上述哈夫曼树对编码信息进行翻译，即将编码信息还原成发送前的字符信息。从以上分析可发现，在本例中的主要算法有三个：（1）哈夫曼树的建立；（2）哈夫曼编码的生成；（3）对编码信息的翻译。1.3程序设计目标层次一：编程从文件中读取一段报文，首先统计字符的频度，然后建立哈夫曼树，并给出报文的编码，然后根据使用者的需要对指定文件里的任意二进制编码进行译码并显示。层次二：使用者从系统界面输入字符串，统计从键盘输入的字符串信息，然后建立哈夫曼树，并给出报文的编码，然后根据使用者的需要对指定文件里的或者使用者从系统界面输入任意二进制编码的进行译码并显示。二设计简介及设计方案论述2.1设计简介文字处理是现代计算机应用的重要领域。文本由字符组成，字符以某种编码形式存储在计算机中。每个字符的编码可以是相等长度的，也可以是不等长度的。ASCII编码是等长编码。为了提高存储和处理文本的效率，在一些计算机应用场合，如数据通信，常采用不等长的编码，对常用的字符用较少的码位，不常出现的字符用较多的码位编码，从而减少文本的存储长度。哈夫曼编码就是用于此目的的不等长编码方法。所以本次设计就是通过构造哈夫曼树来生成哈夫曼编码，最终完成设计要求。2.2设计方案论述哈夫曼编码/译码程序主要由主函数、哈夫曼树类和各种功能函数组成，程序运行时首先进入主函数，对各种功能函数进行调用，从而实现了整个程序的运行。将各种不同的函数分别包含在各自的结构体中，使整个程序结构更加的清晰明了，各功能相互独立且紧密联系，有利于编程的实现，同时也体现了面向对象设计语言的封装性。在主菜单中运用了switch()函数和“case”语句，便于对整个程序操作和控制；对数据保存在文档中，则运用了文件I/O流和C语言的文件处理方式，进行文件与内存之间输入，输出数据。2.3概要设计在主函数声明HuffmanTreel类的对象HuffmanNode，然后用HuffmanNode调用它的成员函数TranslatedCode()，此函数能读取Adata.txt里的字符串并统计，然后建立哈夫曼树并对各个字符编码和保存相关信息。然后对象HuffmanNode再调用成员函数TranslateArtcle()对指定文件得到的二进制编码进行译码，并保存翻译得到的信息；获取并保存从键盘输入的字符串，并统计其信息。然后利用这些信息建立哈夫曼树对各个字符进行编码和保存相关信息。接着可以调用函数HuffmanTranslateCoding2()对指定文件得到的二进制编码信