电子科技大学 软件开发环境 实验报告55p.docx
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电子科技大学软件开发环境实验报告55p
电子科技大学
实验报告
学生姓名：
郭小明学号：
2011060100010
一、实验室名称：
主楼A2-412
二、实验项目名称：
软件开发环境试验-----Huffman编码实验
3、实验原理：
2.1分割函数的三项原则
分割函数的三项原则包括：
与其写注释，不如写函数；重复就是罪恶；函数不要超过50行至70行。
关于分割函数三原则的具体含义，请见教材和课堂教学PPT关于电话本的内容。
这里不再赘述。
2.2Huffman编码的基本原理
本实验要求使用Huffman编码算法，实现对文件的压缩和解压。
因此，我们首先介绍huffman的编码算法。
Huffman编码是一种可变长编码方式，是由美国数学家DavidHuffman创立的，是二叉树的一种特殊转化形式。
编码的基本原理是：
将使用次数多的代码转换成长度较短的编码，而使用次数少的代码则可以使用较长的编码，并且保持编码的唯一可解性。
指导书试验原理部分较多，在这里就不做粘贴复制了。
四、实验目的：
本实验总体目的是，通过使用huffman编码算法从而实现文件的压缩和解压，以达到使学生掌握并灵活运用分割函数的三项原则。
5、实验内容：
本实验要求实现一个exe程序。
这个程序按照huffman编码方式，同时包含了压缩功能和解压功能。
用户通过以下命令进行压缩：
C:
\>test.exe–cuncompress_filenamecompress_filename
上述命令中，test.exe是程序名，-c表示要进行压缩。
uncompress_filename是要压缩的文件名，可以包含路径信息，而compress_filename是压缩之后的文件名，同样可以包含路径信息。
用户可以通过如下命令进行解压：
C:
\>test.exe–ucompress_filenameuncompress_filename
上述命令中，-u表示要执行解压命令。
compress_filename是要解压的文件名，可以包含路径信息；uncompress_filename就是解压后所得到的文件，同样可以包含路径信息。
提示：
在实现test.exe程序时，需要考虑如何存储huffman树或者编码表或者词频表等等。
本实验要求实现两个版本的test.exe程序，一是C语言版本的，二是C++版本的。
对这两个版本的要求如下：
●对于每一个版本的程序，需要在实验报告中给出函数调用关系图、流程处理关系图以及它们的文字说明等内容；
●对于每一个版本的程序，都需要在实验报告中给出源代码。
为了便于查重，代码中注释的比例要占到总行数的20%；
●C++版本的程序，需要给出类关系图。
实验报告的评分标准，包括以下几个方面：
●实验报告是否规范
●实验报告内容是否详实
●实验报告中是否包含了函数调用图、流程图、类图以及它们的文字说明
●实验报告中的代码注释是否达到要求
●程序是否正确无误
●程序是否严格按照分函数的原则编写
●C++版本的程序类关系的耦合度如何
●程序实现是否考虑了大文件情况
六、实验器材（设备、元器件）：
PC机，vs2008软件平台。
七、实验数据及结果分析：
代码见附件。
huffmanForC
文件中函数列表如下：
///统计词频时用于查找是否已经记录过,记录过的话返回下标，没有则返回0
intisInNode（intvalue）
//获取文件词频，记录在NodehuffmanNode[260]的节点数组当中
voidcalWeight（char*file）
/*得到待压缩文件的总字节数，权值为几就代表着有多少个字节*/
intgetSumBytes（）
//获取压缩后文件的总bit数
intgetSumBits（）
//建立huffman树根据huffman树的特性,具有n个节点的huffman树的具有2n-1个节点
//n值由全局变量count值来确定，该函数主要用来初始化Huffman树的所有节点信息
voidcreateHufmanTree（Node*huffmanTree）
/*字符编码，从构建好的Huffman树当中读取每个叶子节点的huffman编码，并将叶子节点的信息放入到code[]中*/
HCode*getHuffmanCode（Node*huffmanTree,HCode*HC,intcode[]）
/*
将编码表写入默认文件当中,并在结尾存入叶子节点数（count）与压缩后文件的总bit数
111100027
...........
...........
#sum_bit##count#
*/
voidfreToFile（intcode[],HCode*HC）
//由于词频表是按照字符串方式存储的叶子节点信息,读取出来的字符串需要转换成int值再使用
intpowmy（inta,intb）
/*从编码表文件读取相应信息以用来解压文件，读取信息包括编码和叶子信息*/
HCode*freFromFile（intcode[],HCode*HC）
/*压缩文件*/
voidcompress_file（char*file1,char*file2）
/*用于在解压的时候将读取到的ASCII码转换为二进制数*/
intswap（intdata）
/*进行文件的解压*/
voiduncompress_file（char*file1,char*file2）
//主函数
intmain（intargc,char**argv）
函数关系调用图:
向下箭头为顺序依次调用，斜线为函数内调用
输入-cargv[2]argv[3]
输入-c命令
isInNode（）
获取argv[2]文件中的词频信息
calWeight（argv[2]）
根据词频信息建立Huffan树
createHufmanTree（）
getSumBytes（）
getHuffmanCode（）
获取Huffman编码
getSumBits（）
compress_file（）
将argv[2]文件使用编码压缩成argv[3]
将编码信息写入编码表文件，以备解压使用
freToFile（）
输入-uargv[2]argv[3]
输入-u命令
powmy（）
freFromFile（）
从词频表当中读取编码信息
swap（）
将argv[2]文件解压为argv[3]文件
uncompress_file（）
代码见附件。
上面操作实现了将file.txt压缩成out.txt（同时生成了默认词频表文件dic.txt）,然后实现了解压缩功能。
实验文件列表：
file.txt为源文件，out.txt为压缩文件，out1.txt为解压出来的文件
下面是dic.txt的部分信息，存放的依次是Huffman编码，对应的ASCII码
压缩后产生的文件，确实是乱码
解压后的文件，与压缩前的文件，大小内容完全一致。
C++
Controll类
classControll//:
publicHuffmanTree
{
public:
voidcompress_file（constchar*,constchar*,constchar*）;
voiduncompress_file（constchar*,constchar*,constchar*）;
voidfreFromFile（constchar*,char**,char*,int*）;
intpowmy（int,int）;
};
HuffmanNode类
classHuffmanNode{
public:
charinfo;//结点信息
doubleweight;//结点权值
intparent,lchild,rchild;//父亲结点，左右孩子结点
HuffmanNode（）{
parent=lchild=rchild=-1;
}
HuffmanNode（constchar&data,constdouble&wt,constint&pa=-1,constint&lch=-1,constint&rch=-1）{
info=data;
weight=wt;
parent=pa;
lchild=lch;
rchild=rch;
}
};//classHuffmanNodeend
Code类
/*现在我把它调出来为的就是在controlll类当中使用这个类*/
classCode{
public:
Code（）:
length（10）{ptr=newchar[length];}
~Code（）{delete[]ptr;}
char*ptr;
constintlength;
};
HuffmanTree类
classHuffmanTree{
public:
HuffmanTree（constint&s=100）{
maxSize=（s>100?
s:
100）;
arrayTree=newHuffmanNode[maxSize];
currentSize=0;
codeArray=0;
}
~HuffmanTree（）{
delete[]arrayTree;
if（codeArray!
=0）
delete[]codeArray;
}
voidrun（constchar*,constchar*）;
intgetSumBytes（）;//定义待压缩文件的总bytes数
intcurrentSize;//当前数组大小
HuffmanNode*arrayTree;//哈夫曼结点数组
Code*codeArray;//数组大小为currentSize
intsum_bits;//定义压缩后文件的总bit数
private:
intmaxSize;//数组最大值
//intsum_bytes;
voidinsert（constchar&,constdouble&）;//插入结点
voidcreateHuffmanTree（）;//创建哈夫曼树
voidcreateHuffmanCode（）;//创建哈夫曼编码
voidwriteCodeToFile（constchar*）;//将Huffman编码写入到词频表文件当中
intfindPosition（constchar&）const;//返回字符在arrayTree[]中的位置
intisEqual（constchar*s）const;//判断s是否存在于编码系统中，若存在则返回s在编码系统中的位置，否则返回-1
voidreverse（chararr[]）;
};//classHuffmanTreeend
Code类
类关系图
HuffmanTree类类
HuffmanNode类
Control类
C++版本的实验过程总体类似C语言的实验过程，截图类似上面。
两程序总体程序设计思想：
压缩文件命令：
（1）首先读取待压缩文件，建立词频信息的存储。
（2）然后根据存储的词频信息，建立Huffman树。
（3）然后根据建立后的Huffman树，生成编码表信息。
（4）根据编码表信息再次逐字节的的读取带压缩文件并且压缩文件。
（5）最后将编码表信息和相关文件信息写进存储文件，以备解压使用。
解压命令
（1）从编码表存储文件当中读出编码信息。
（2）根据相关编码信息对压缩文件进行解码，生成解压缩文件。
两份源代码打包一并交到了系统里面，以备老师查看！
电子科技大学
实验报告
学生姓名：
郭小明学号：
2011060100010
一、实验室名称：
主楼A2-412
二、实验项目名称：
软件开发环境实验二：
流程控制语句反汇编
三、实验原理：
VS2008的反汇编调试和反汇编代码规律。
四、实验目的：
本实验总体目的是，通过使用VisualStudio2008查看if、if/else、do/while/for等类型语句的反汇编代码，以达到掌握流程控制语句识别的目的。
五、实验器材（设备、元器件）：
PC机，VS2008反汇编编码调试软件
六、实验步骤：
2.2if语句的反汇编
在实验报告中需要给出代码清单2的解释。
代码清单2
int_tmain（intargc,_TCHAR*argv[]）
{
inti=3;
if（i>3）
{
i=4;
}
return0;
}
反汇编代码
inti=3;
00DD138Emovdwordptr[ebp-8],3
if（i>3）
00DD1395cmpdwordptr[ebp-8],3
00DD1399jle00DD13A2
{
i=4;
00DD139Bmovdwordptr[ebp-8],4
}
return0;
00DD13A2xoreax,eax
反汇编代码清单2,下面进行解释：
inti=3;
00DD138Emovdwordptr[ebp-8],3
由课上讲述的结论：
在使用了EBP寻址的函数中，ebp-偏移量就是局部变量的地址。
我们在程序当中定义了一个局部变量inti=3。
int_tmain（intargc,_TCHAR*argv[]）
{
00DD1370pushebp
00DD1371movebp,esp
以上是该程序入口处的反汇编代码，看得出来程序首先将ebp压栈，然后将现在的栈顶指针esp赋值给ebp（由于栈是由高到低的顺序生长的，所以此时ebp-n就可以表示ebp后面n字节的地址了），然后我们再定义inti=3；刚好压栈后存储在ebp的后面，，并且由于VS2008为了防止溢出攻击，在ebp后面空出了4个字节，然后再分配四个字节存放i变量，于是i变量的地址就变成了ebp-8，并且int类型变量是4个字节，所以就在[ebp-8]
加上dwordptr用来指明数据的字节数
00DD1395cmpdwordptr[ebp-8],3
同上dwordptr[ebp-8]是指明数据字节数，获取i数据值，cmp是将i值与3进行比较，其实就是执行i-3，然后在标志寄存器（PSW----ProgramStatusWord）的各位反应比较的结果。
00DD1399jle00DD13A2
jle（jle，jumpiflightorequal）的含义是第一个操作数小于或等于第二个操作数时跳转（当然此时就是通过标志寄存器（PSW----ProgramStatusWord）中的数值来判断）。
然后我们观察跳转地址00DD13A2其实就是00DD13A2xoreax,eax最后一句return0的代码。
i=4;
00DD139Bmovdwordptr[ebp-8],4
这是if条件语句里面的代码，将i值赋值为4，同理，dwordptr[ebp-8]是通过ebp-8找寻到i的地址单元，然后dwordptr说明字节数，mov指令将4赋给这个地址（就是i的存放地址）；
return0;
00DD13A2xoreax,eax
程序返回0
eax清零
代码清单3
int_tmain（intargc,_TCHAR*argv[]）
{
inti=3;
if（i<3）
{
i=4;
}
return0;
}
下面是代码清单3的反汇编代码和解释。
inti=3;
0122138Emovdwordptr[ebp-8],3
if（i<3）
01221395cmpdwordptr[ebp-8],3
01221399jge012213A2
{
i=4;
0122139Bmovdwordptr[ebp-8],4
}
return0;
012213A2xoreax,eax
*******************************************************************
inti=3;
0122138Emovdwordptr[ebp-8],3
定义一个int型的变量i，赋值为3，[ebp-8]ebp-8是i变量地址，[ebp-8]是i变量，dwordptr是指明该地址数据由4字节构成，然后通过mov指令将3赋值给i。
if（i<3）
01221395cmpdwordptr[ebp-8],3
dwordptr[ebp-8]是指明数据字节数，获取i数据值（ebp-8是i变量的地址，[ebp-8]是i变量），cmp是将i值与3进行比较，其实就是执行i-3，然后在标志寄存器（PSW----ProgramStatusWord）的各位反应比较的结果。
01221399jge012213A2
通过与代码清单2的比较我们可以得出，jge（jge，jumpifgreaterorequal）是当第一个操作数大于或者等于第二个操作数的时候进行跳转。
且跳转地址就是return0代码的地址。
i=4;
0122139Bmovdwordptr[ebp-8],4
这是if条件语句里面的代码，将i值赋值为4，同理，dwordptr[ebp-8]是通过ebp-8找寻到i的地址单元，然后dwordptr说明字节数，mov指令将4赋给这个地址（就是i的存放地址）；
012213A2xoreax,eax
程序返回0
eax清零
代码清单4
int_tmain（intargc,_TCHAR*argv[]）
{
inti=3;
if（i==3）
{
i=4;
}
return0;
}
下面是代码清单4的反汇编代码及解释
inti=3;
002B138Emovdwordptr[ebp-8],3
if（i==3）
002B1395cmpdwordptr[ebp-8],3
002B1399jne002B13A2
{
i=4;
002B139Bmovdwordptr[ebp-8],4
}
return0;
002B13A2xoreax,eax
}
***************************************************************
inti=3;
002B138Emovdwordptr[ebp-8],3
定义一个int型的变量i，赋值为3，[ebp-8]ebp-8是i变量地址，[ebp-8]是i变量，dwordptr是指明该地址数据由4字节构成，然后通过mov指令将3赋值给i。
if（i==3）
002B1395cmpdwordptr[ebp-8],3
dwordptr[ebp-8]是指明数据字节数，获取i数据值（ebp-8是i变量的地址，[ebp-8]是i变量），cmp是将i值与3进行比较，其实就是执行i-3，然后在标志寄存器（PSW----ProgramStatusWord）的各位反应比较的结果。
002B1399jne002B13A2
通过与代码清单2的比较我们可以得出，jne（jne，jumpifnotequal）是当第一个操作数不等于第二个操作数的时候进行跳转。
且跳转地址就是return0代码的地址。
i=4;
002B139Bmovdwordptr[ebp-8],4
这是if条件语句里面的代码，将i值赋值为4，同理，dwordptr[ebp-8]是通过ebp-8找寻到i的地址单元，然后dwordptr说明字节数，mov指令将4赋给这个地址（就是i的存放地址）；
002B13A2xoreax,eax
程序返回0
eax清零
实验有要求：
另外，还可以自行实验<=、>=时的情况。
在实验报告中，给出这些情况的反汇编代码及解释。
最后，在实验报告中，总结出条件判断语句的反汇编代码规则。
下面是在>=情况下的反汇编代码：
inti=3;
00CF138Emovdwordptr[ebp-8],3
//if（i==3）
if（i>=3）
00CF1395cmpdwordptr[ebp-8],3
00CF1399jl00CF13A2
{
i=4;
00CF139Bmovdwordptr[ebp-8],4
}
return0;
00CF13A2xoreax,eax
*********************************************
下面只是解释这句不同的代码：
00CF1399jl00CF13A2
通过与代码清单2的比较我们可以得出，jl（jne，jumpifless）是当第一个操作数小于第二个操作数的时候进行跳转。
且跳转地址就是return0代码的地址。
下面是<=代码的反汇编代码:
inti=3;
008C138Emovdwordptr[ebp-8],3
//if（i==3）
//if（i>=3）
if（i<=3）
008C1395cmpdwordptr[ebp-8],3
008C1399jg008C13A2
{
i=4;
008C139Bmovdwordptr[ebp-8],4
}
return0;
008C13A2xoreax,eax
********************************************************
008C1399jg008C13A2
通过与代码清单2的比较我们可以得出，jg（jne，jumpifgreater）是当第一个操作数大于第二个操作数的时候进行跳转。
且跳转地址就是return0代码的地址。
条件判断语句的反汇编代码规则:
由两条汇编指令构成：
cmp操作数1操作数2和jXX地址
cmp用于条件判断比较
Jxx用于在不符合判断的情况下跳转到后面的代码处
jg（jn
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