哈夫曼编译码器课程设计报告完整版.docx

1、哈夫曼编译码器课程设计报告完整版XXX学院本科数据结构课程设计总结报告 设计题目：实验一、哈夫曼编/译码器 学生：XXX 系 别：XXX 专 业：XXX 班 级：XXX 学 号：XXX 指导教师：XXX XXX 2012年 6 月 21日xxx学院课 程 设 计 任 务 书题目一、赫夫曼编译码器 专业、班级xxx 学号xxx xxx主要容、基本要求、主要参考资料等：1. 主要容利用哈夫曼编码进行信息通信可大大提高信道利用率，缩短信息传输时间，降低传输成本。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（既可以双向传输信息的信道），每端都需要一

2、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的编/译码系统。2. 基本要求 系统应具有以下功能：（1）C：编码（Coding）。对文件tobetrans中的正文进行编码，然后将结果存入文件codefile中，将以此建好的哈夫曼树存入文件HuffmanTree中（2）D：解码（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textfile中。（3）P：打印代码文件（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codeprint中。（4）T：打印哈夫曼树（Tree Printing

3、）。将已在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。3. 参考资料：数据结构（C语言版） 严蔚敏、吴伟民编著； 数据结构标准教程 胡超、闫宝玉编著完 成 期 限： 2012年6月21 日 指导教师签名：课程负责人签名： 2012年 6月 21 日一、设计题目（任选其一）实验一、哈夫曼编/译码器二、 实验目的1巩固和加深对数据结构的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力；2 深化对算法课程中基本概念、理论和方法的理解；3 巩固构造赫夫曼树的算法；4 设计试验用程序实验赫夫曼树的构造。三、运行环境（软、硬件环境）Windows

4、 xp sp3，Visual C+ 6.0英文版四、算法设计的思想（1）初始化赫夫曼树，输入文件tobetrans.txt中各字符与其权值，并保存于hfmtree.txt文件中（2）编码（Coding）。对文件tobetrans中的正文进行编码，然后将结果存入文件codefile中（3）D：解码（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textfile中。（4）P：打印代码文件（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codeprint中。（5）T：打印哈夫曼树（Tree Pr

5、inting）。将已在存中的哈夫曼树以直观的方式显示在终端上，同时将此字符形式的哈夫曼树写入文件treeprint中。五、流程图六、算法设计分析1.赫夫曼树节点的数据类型定义为：typedef struct /赫夫曼树的结构体 char ch; int weight; /权值 int parent,lchild,rchild;HTNode,*HuffmanTree;2.void HuffmanCoding(HuffmanTree &,char *,int *,int);建立赫夫曼树的算法，此函数块调用了Select（）函数。void select(HuffmanTree HT,int j,in

6、t *x,int *y);从已建好的赫夫曼树中选择parent为0，weight最小的两个结点。3利用已建好的哈夫曼树从文件hfmtree.txt中读入，对文件中的正文进行编码，然后将结果存入文件codefile.txt中。4. coding 编码功能：对输入字符进行编码5. Decoding译码功能： 利用已建好的哈夫曼树将文件codefile.txt中的代码进行译码，结果存入文件textfile.txt 中。6. Print() 打印功能函数：输出哈夫曼树以与对应的编码。七、源代码/#include #include #include /定义赫夫曼树结点的结构体typedef struct

7、 char ch; /增加一个域，存放该节点的字符int weight; int parent,lchild,rchild;HTNode,*HuffmanTree;typedef char *HuffmanCode; /指向赫夫曼编码的指针void tips(); /打印操作选择界面void HuffmanCoding(HuffmanTree &,char *,int *,int); /建立赫夫曼树的算法void select(HuffmanTree HT,int j,int *x,int *y); /从已建好的赫夫曼树中选择parent为0，weight最小的两个结点void Init();

8、 void Coding(); /编码void Decoding(); /译码void Print_code(); /打印译码好的代码void Print_tree(); /打印哈夫曼树int Read_tree(HuffmanTree &); /从文件中读入赫夫曼树void find(HuffmanTree &HT,char *code,char *text,int i,int m); /译码时根据01字符串寻找相应叶子节点的递归算法void Convert_tree(unsigned char T100100,int s,int *i,int j); /将存中的赫夫曼树转换成凹凸表形式的赫

9、夫曼树HuffmanTree HT; /全局变量int n=0; /全局变量，存放赫夫曼树叶子结点的数目int main()char select;while(1) tips(); scanf(%c,&select); switch(select) /选择操作，根据不同的序号选择不同的操作 case 1:Init();break; case 2:Coding();break; case 3:Decoding();break; case 4:Print_code();break; case 5:Print_tree();break; case 0:exit(1); default :printf

10、(Input error!n); getchar();return 0;void tips() /操作选择界面printf( -n);printf( - 请选择操作 -n);printf( -n);printf( n);printf( -1初始化赫夫曼树 -n);printf( -2编码 -n);printf( -3译码 -n);printf( -4打印代码文件 -n);printf( -5打印赫夫曼树 -n);printf( -0退出 -n);printf( -n);/初始化函数，输入n个字符与其对应的权值，根据权值建立哈夫曼树，并将其存于文件hfmtree中void Init() FILE

11、 *fp;int i,n,w52; /数组存放字符的权值char character52; /存放n个字符printf(n输入字符个数 n:);scanf(%d,&n); /输入字符集大小printf(输入%d个字符与其对应的权值:n,n);for (i=0;in;i+) char b=getchar(); scanf(%c,&characteri); scanf(%d,&wi); /输入n个字符和对应的权值 HuffmanCoding(HT,character,w,n); /建立赫夫曼树if(fp=fopen(hfmtree.txt,w)=NULL) printf(Open file hfm

12、tree.txt error!n);for (i=1;i=2*n-1;i+) if(fwrite(&HTi,sizeof(HTNode),1,fp)!=1) /将建立的赫夫曼树存入文件hfmtree.txt中 printf(File write error!n);printf(n赫夫曼树建立成功，并已存于文件hfmtree.txt中n);fclose(fp);/建立赫夫曼树的算法void HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,char *character,int *w,int n)int m,i,x,y;HuffmanTree p;if(n=1) return;m=2*

13、n-1;HT=(HuffmanTree)malloc(m+1)*sizeof(HTNode);for(p=HT+1,i=1;ich=*character;p-weight=*w;p-parent=0;p-lchild=0;p-rchild=0;for(;ich=0;p-weight=0;p-parent=0;p-lchild=0;p-rchild=0;for(i=n+1;i=m;+i) select(HT,i-1,&x,&y); HTx.parent=i;HTy.parent=i; HTi.lchild=x;HTi.rchild=y; HTi.weight=HTx.weight+HTy.wei

14、ght;/从HT1到HTj中选择parent为0，weight最小的两个结点，用x和y返回其序号void select(HuffmanTree HT,int j,int *x,int *y)int i;/查找weight最小的结点for (i=1;i=j;i+) if (HTi.parent=0) *x=i;break;for (;i=j;i+) if (HTi.parent=0)&(HTi.weightHT*x.weight) *x=i; HT*x.parent=1;/查找weight次小的结点for (i=1;i=j;i+) if (HTi.parent=0) *y=i;break;for

15、 (;i=j;i+) if (HTi.parent=0)&(i!=*x)&(HTi.weightHT*y.weight) *y=i;/对文件tobetrans中的正文进行编码，然后将结果存入文件codefile中void Coding() FILE *fp,*fw;int i,f,c,start;char *cd;HuffmanCode HC;if(n=0) n=Read_tree(HT);/从文件hfmtree.txt中读入赫夫曼树,返回叶子结点数/求赫夫曼树中各叶子节点的字符对应的的编码，并存于HC指向的空间中HC=(HuffmanCode)malloc(n+1)*sizeof(char*

16、);cd=(char *)malloc(n*sizeof(char);cdn-1=0;for(i=1;i=n;+i) start=n-1; for(c=i,f=HTi.parent;f!=0;c=f,f=HTf.parent) if(HTf.lchild=c) cd-start=0; else cd-start=1; HCi=(char *)malloc(n-start)*sizeof(char); strcpy(HCi,&cdstart);free(cd);if(fp=fopen(tobetrans.txt,rb)=NULL) printf(Open file tobetrans.txt e

17、rror!n);if(fw=fopen(codefile.txt,wb+)=NULL) printf(Open file codefile.txt error!n);char temp;fscanf(fp,%c,&temp); /从文件读入第一个字符while(!feof(fp) for(i=1;i=n;i+) if(HTi.ch=temp) break; /在赫夫曼树中查找字符所在的位置 for(int r=0;HCir!=0;r+) /将字符对应的编码存入文件 fputc(HCir,fw); fscanf(fp,%c,&temp); /从文件读入下一个字符fclose(fw);fclose

18、(fp);printf(n已将文件hfmtree.txt成功编码,并已存入codefile.txt中！nn);/将文件codefile中的代码进行译码，结果存入文件textfile中void Decoding() FILE *fp,*fw;int m,i;char *code,*text,*p; if(n=0) n=Read_tree(HT);/从文件hfmtree.txt中读入赫夫曼树,返回叶子结点数if(fp=fopen(codefile.txt,rb)=NULL) printf(Open file codefile.txt error!n); if(fw=fopen(textfile.t

19、xt,wb+)=NULL) printf(Open file textfile.txt error!n);code=(char *)malloc(sizeof(char);fscanf(fp,%c,code); /从文件读入一个字符for(i=1;!feof(fp);i+) code=(char *)realloc(code,(i+1)*sizeof(char); /增加空间 fscanf(fp,%c,&codei); /从文件读入下一个字符 codei-1=0;/ codefile.txt文件中的字符已全部读入，存放在code数组中 text=(char *)malloc(100*sizeo

20、f(char);p=text; m=2*n-1;if(*code=0) find(HT,code,text,HTm.lchild,m); /从根节点的左子树去找else find(HT,code,text,HTm.rchild,m); /从根节点的右子树去找 for(i=0;pi!=0;i+) /把译码好的字符存入文件textfile.txt中 fputc(pi,fw);fclose(fp);fclose(fw);printf(n已将codefile.txt文件成功译码，兵已存入textfile.txt文件！nn);/将文件codefi1e以紧凑格式显示在终端上,每行50个代码。同时将此字符形

21、式的编码文件写入文件codeprint中。void Print_code()FILE *fp,*fw;char temp;int i; if(fp=fopen(codefile.txt,rb)=NULL) printf(Open file codefile.txt error!n);if(fw=fopen(codeprint.txt,wb+)=NULL) printf(Open file codeprint.txt error!n);printf(n文件codefi1e显示如下:n);fscanf(fp,%c,&temp); /从文件读入一个字符for (i=1;!feof(fp);i+) p

22、rintf(%c,temp); if(i%50=0) printf(n); fputc(temp,fw); /将该字符存入文件codeprint.txt中 fscanf(fp,%c,&temp); /从文件读入一个字符printf(nn已将此字符形式的编码写入文件codeprint.txt中！nn);fclose(fp);fclose(fw);/将已在存中的哈夫曼树显示在屏幕上，并将此字符形式的哈夫曼树写入文件treeprint中。void Print_tree()unsigned char T100100;int i,j,m=0;FILE *fp;if(n=0) n=Read_tree(HT

23、); /从文件hfmtree.txt中读入赫夫曼树,返回叶子结点数Convert_tree(T,0,&m,2*n-1); /将存中的赫夫曼树转换成凹凸表形式的树，存于数组T中if(fp=fopen(treeprint.txt,wb+)=NULL) printf(Open file treeprint.txt error!n); printf(n打印已建好的赫夫曼树：n);for(i=1;i=2*n-1;i+) for (j=0;Tij!=0;j+) if(Tij= ) printf( );fputc(Tij,fp); else printf(%d,Tij);fprintf(fp,%dn,Tij

24、); printf(n);fclose(fp);printf(n已将该字符形式的哈夫曼树写入文件treeprint.txt中！nn);/从文件hfmtree.txt中读入赫夫曼树，返回叶子节点数int Read_tree(HuffmanTree &HT) FILE *fp;int i,n;HT=(HuffmanTree)malloc(sizeof(HTNode); if(fp=fopen(hfmtree.txt,r)=NULL) printf(Open file hfmtree.txt error!n);for (i=1;!feof(fp);i+) HT=(HuffmanTree)reallo

25、c(HT,(i+1)*sizeof(HTNode); /增加空间 fread(&HTi,sizeof(HTNode),1,fp); /读入一个节点信息fclose(fp);n=(i-1)/2;return n;/译码时根据01字符串寻找相应叶子节点的递归算法void find(HuffmanTree &HT,char *code,char *text,int i,int m)if(*code!=0) /若译码未结束 code+; if(HTi.lchild=0&HTi.rchild=0) /若找到叶子节点 *text=HTi.ch; /将叶子节点的字符存入text中 text+; if(*co

26、de=0) find(HT,code,text,HTm.lchild,m); /从根节点的左子树找 else find(HT,code,text,HTm.rchild,m); /从根节点的右子树找 else /如果不是叶子节点 if(*code=0) find(HT,code,text,HTi.lchild,m); /从该节点的左子树去找 else find(HT,code,text,HTi.rchild,m); /从该节点的右子树去找else *text=0; /译码结束/将文件中的赫夫曼树转换成凹凸表形式的赫夫曼树打印出来void Convert_tree(unsigned char T100100,int s,int *i,int j)int k,l;l=+(*i);for(k=0;ks;k+) Tlk= ;Tlk=HTj.weight;if(HTj.lchild) Convert_tree(T,s+1,i,HTj.lchild);if(HTj.rchild) Convert_tree(T,s+1,i,HTj.rchild); Tl+k=0;/