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1、精选优质文档-倾情为你奉上学号2015-2016学年 第1学期1508数据结构课程设计报告题目：哈夫曼编/译码器专业：计算机科学与技术（对口）班级：13（3）姓名：陈霞指导教师：彭飞成绩：计算机学院2015年11月12日目录1 设计内容及要求1.1 内容利用哈夫曼编码进行信息通信可以大大提高信道利用率，缩短信息传输时间，降低传输成本。但是，这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（即可以双向传输信息的信道），每端都需要一个完整的编/译码系统。试为这样的信息收发站写一个哈夫曼编/译码系统。1.2 要求一个完整的系统应具有以下功能：
2、60; （1）I：初始化（Initialization）。从终端读入字符集大小n，以及n个字符和 n个权值，建立哈夫曼树，并将它存于文件hfmTree中。 （2）E：编码（Encoding）。利用已建好的哈夫曼树（如不在内存，则从文件 htmTree中读入），对文件ToBeTran中的正文进行编码，然后将结果存入文件CodeFile中。 （3）D：译码（Decoding）。利用已建好的哈夫曼树将文件CodeFile中的代码进行译码，结果存入文件TextFile中。 （4）P：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
3、码。同时将此字符形式的编码写入文件CodePrint中。 （5）T：印哈夫曼树（Tree Printing）。将已在内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。 测试数据 （1）数据一：已知某系统在通信联络中只可能出现8种字符，其概率分别为 0.05,0.29,0.07,0.08,0.14,0.23,0.03,0.11,以此设计哈夫曼编码。利用此数据对程序 进行调试。 （2）用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立哈夫曼树，并实现以下报文的编
4、码和译码：“ THIS PROGRAM IS MY FAVORITE”。字符ABCDEFGHIJKLM频度1866413223210321154757153220字符NOPQRSTUVWXYZ频度57631514851802381811612 概要设计2.1 抽象数据类型定义ADT Stack 数据对象：D=ai|aiElemSet,i=1,2,.,n, n0 数据关系：若D为空集，则称为空树。
5、;若D仅为一个数据元素，则R为空集，否则R=H，H是如下的二元关 系： （1）再D中存在唯一的称为根的数据元素root，它在关系H下无前驱。 （2）若D-root<>空集，则存在一个划分D1，D2，···，Dm（m>0）。 （3）对应于D-root的划分，H-<root，X1，···，<root，Xm>有唯一的一个划分H1，H2，···，Hm（m>0）。 基本操作： InitTree(&T)
6、; 操作结果：构造空树T。DestroyTree(&T) 初始条件：树T已存在。 操作结果：树T被销毁。 ClearTree(&T) 初始条件：树T已存在。 操作结果：将树T清为空栈。 TreeEmpty(T) 初始条件：树T已存在。 操作结果：若树T为空，则返回TRUE，否则FALSE。 TreeDepth(T) 初始条件:树T已存在。 操作结果：返回T的深度。 Root（T） 初始条件：树T已存在。 操作结果：返回树T的根。2.
7、2 模块划分本程序包括三个模块： (1)主程序模块 void main() 初始化； 构造哈夫曼树； 求哈夫曼编码； 哈夫曼编码输出； （2）哈夫曼模块实现哈夫曼树的抽象数据类型 （3）求哈夫曼编码模块实现求哈夫曼编码算法的数据类型3 设计过程及代码3.1 设计过程1、 数据类型的定义 （1） 哈夫曼树类型 typedef struct/构造树 char data;/结
8、点权值 int weight;/权重 int parent;/双亲结点 int lchild;/左孩子 int rchild;/右孩子 HTNode; HTNode ht30; （2） 求哈
9、夫曼编码类型 typedef struct char cd30;/存放当前结点的哈弗曼编码 int start;/cdstartcdn存放哈弗曼码 HCode; HCode hcd30;2、主要模块的算法描述开始Int I;i<nScanf(“%d”,&htt.wei+结束Int I,f,c;I=0I<nHc.start=n;c=iF!=-1multiplexHc.start
10、+;I+主函数流程图图3.1.1哈弗曼编码算法流程图图3.1.23.2 代码#include<stdio.h> #define n 27 /叶子数目 #define m (2*n-1) /结点总数#define maxval 10000.0 #define maxsize 100 /哈夫曼编码的最大位数 typedef struct &#
11、160; char ch; float weight; int lchild,rchild,parent; hufmtree; typedef struct char bitsn; /位串 int start; /编码在位串中的起始位置 char ch;
12、0; /字符 codetype;void huffman(hufmtree tree);/建立哈夫曼树 void huffmancode(codetype code,hufmtree tree);/根据哈夫曼树求出哈夫曼编码 void decode(hufmtree tree);/依次读入字符，根据哈夫曼树译码 int main() pri
13、ntf(" 哈夫曼编码n"); printf("总共有%d个字符n",n); hufmtree treem; codetype coden; int i,j;/循环变量 huffman(tree);/建立哈夫曼树 huffmancode(code,tree);/根据哈夫曼树求出哈夫曼编码 printf("【输出每个字符的哈夫曼编码】n"
14、;); for(i=0;i<n;i+) printf("%c: ",codei.ch); for(j=codei.start;j<n;j+) printf("%c ",codei.bitsj); printf("n"); printf("【读入字符
15、，并进行译码】n"); decode(tree);/依次读入电文，根据哈夫曼树译码 void huffman(hufmtree tree)/建立哈夫曼树 int i,j,p1,p2;/p1,p2分别记住每次合并时权值最小和次小的两个根结点的下标 float small1,small2,f; char c; for(i=0;i<m;i+) /初始化
16、 treei.parent=0; treei.lchild=-1; treei.rchild=-1; treei.weight=0.0; printf("【依次读入前%d个结点的字符及权值(中间用空格隔开)】n",n); for(i=0;i<n;i+) /读入前n个结点的字符及权值
17、0; printf("输入第%d个字符为和权值",i+1); scanf("%c %f",&c,&f); getchar(); treei.ch=c; treei.weight=f; for(i=n;i<m;i+) /进行n-1次合并，产生
18、n-1个新结点 p1=0;p2=0;small1=maxval;small2=maxval; /maxval是float类型的最大值 for(j=0;j<i;j+) /选出两个权值最小的根结点 if(treej.parent=0) if(treej.weight<small1) &#
19、160; small2=small1; /改变最小权、次小权及对应的位置 small1=treej.weight; p2=p1; p1=j; else
20、 if(treej.weight<small2) small2=treej.weight; /改变次小权及位置 p2=j; treep1.parent=
21、i; treep2.parent=i; treei.lchild=p1; /最小权根结点是新结点的左孩子 treei.rchild=p2; /次小权根结点是新结点的右孩子 treei.weight=treep1.weight+treep2.weight; /huffman void huffmancode(codetype code,h
22、ufmtree tree)/根据哈夫曼树求出哈夫曼编码 /codetype code为求出的哈夫曼编码 /hufmtree tree为已知的哈夫曼树 int i,c,p; codetype cd; /缓冲变量 for(i=0;i<n;i+) cd.start=n; cd.ch=treei.ch;
23、0;c=i; /从叶结点出发向上回溯 p=treei.parent; /treep是treei的双亲 while(p!=0) cd.start-; if(treep.lchild=c) cd.bitscd.start
24、='0' /treei是左子树，生成代码'0' else cd.bitscd.start='1' /treei是右子树，生成代码'1' c=p; p=treep.parent; codei=
25、cd; /第i+1个字符的编码存入codei /huffmancode void decode(hufmtree tree)/依次读入字符，根据哈夫曼树译码 int i,j=0; char bmaxsize; char endflag='2' /电文结束标志取2 i=m-1;
26、; /从根结点开始往下搜索 printf("输入发送的编码(以'2'为结束标志)："); gets(b); printf("译码后的字符为"); while(bj!='2') if(bj='0')
27、0; i=treei.lchild; /走向左孩子 else i=treei.rchild; /走向右孩子 if(treei.lchild=-1) /treei是叶结点 printf("%c",treei.ch);
28、0; i=m-1; /回到根结点 j+; printf("n"); if(treei.lchild!=-1&&bj!='2') /电文读完，但尚未到叶子结点 printf("nERRORn"); /输入电文有错 /decode4 设计结果与分析图4.1图4.2图4.3图4.4图4.55 参考文献1 黄同成，黄俊民，董建寅数据结构M北京：中国电力出版社，2008 2 董建寅，黄俊民，黄同成数据结构实验指导与题解M北京：中国电力出版社，2008专心-专注-专业