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/译码器学生姓名：XXX系别：XXX专业：XXX班级：XXX学号：XXX指导教师：XXXXXX2012年6月21日2xxx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姓名xxx主要内容、基本要求、主要参考资料等：1.主要内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（TreePrinting）。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。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3一、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）Windowsxpsp3，VisualC++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中各字符及其权值，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（TreePrinting）。将已在内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4六、算法设计分析1.赫夫曼树节点的数据类型定义为：typedefstruct{//赫夫曼树的结构体charch;intweight;//权值intparent,lchild,rchild;}HTNode,*HuffmanTree;2.voidHuffmanCoding(HuffmanTree&,char*,int*,int);建立赫夫曼树的算法，此函数块调用了Select（）函数。voidselect(HuffmanTreeHT,intj,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。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：输出哈夫曼树以及对应的编码。5七、源代码//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////#includestdio.h#includestdlib.h#includestring.h//定义赫夫曼树结点的结构体typedefstruct{charch;//增加一个域，存放该节点的字符intweight;intparent,lchild,rchild;}HTNode,*HuffmanTree;typedefchar**HuffmanCode;//指向赫夫曼编码的指针voidtips();//打印操作选择界面voidHuffmanCoding(HuffmanTree&,char*,int*,int);//建立赫夫曼树的算法voidselect(HuffmanTreeHT,intj,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voidInit();voidCoding();//编码voidDecoding();//译码voidPrint_code();//打印译码好的代码voidPrint_tree();//打印哈夫曼树intRead_tree(HuffmanTree&);//从文件中读入赫夫曼树voidfind(HuffmanTree&HT,char*code,char*text,inti,intm);//译码时根据01字符串寻找相应叶子节点的递归算法6voidConvert_tree(unsignedcharT[100][100],ints,int*i,intj);//将内存中的赫夫曼树转换成凹凸表形式的赫夫曼树HuffmanTreeHT;//全局变量intn=0;//全局变量，存放赫夫曼树叶子结点的数目intmain(){charselect;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;7case'5':Print_tree();break;case'0':exit(1);default:printf(Inputerror!\n);}getchar();}return0;}voidtips()//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);}8//初始化函数，输入n个字符及其对应的权值，根据权值建立哈夫曼树，并将其存于文件hfmtree中voidInit(){FILE*fp;inti,n,w[52];//数组存放字符的权值charcharacter[52];//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个字符及其对应的权值:\n,n);for(i=0;in;i++){charb=getchar();scanf(%c,&character[i]);scanf(%d,&w[i]);//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(Openfilehfmtree.txterror!\n);for(i=1;i=2*n-1;i++){if(fwrite(&HT[i],sizeof(HTNode),1,fp)!=1)//将建立的赫夫曼树存入文件hfmtree.txt中printf(Filewriteerror!\n);}printf(\n赫夫曼树建立成功，并已存于文件hfmtree.txt中\n);fclose(fp);9}//建立赫夫曼树的算法voidHuffmanCoding(HuffmanTree&HT,char*character,int*w,intn){intm,i,x,y;HuffmanTreep;if(n=1)return;m=2*n-1;HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));for(p=HT+1,i=1;i=n;++i,++p,++character,++w){p-ch=*character;p-weight=*w;p-parent=0;p-lchild=0;p-rchild=0;}for(;i=m;++i,++p){p-ch=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);HT[x].parent=i;HT[y].parent=i;HT[i].lchild=x;HT[i].rchild=y;HT[i].weight=HT[x].weight+HT[y].weight;}}//从HT[1]到HT[j]中选择parent为0，weight最小的两个结点，用x和y返回其序号voidselect(HuffmanTreeHT,intj,int*x,int*y)10{inti;//查找weight最小的结点for(i=1;i=j;i++)if(HT[i].parent==0){*x=i;break;}for(;i=j;i++)if((HT[i].parent==0)&&(HT[i].weightHT[*x].weight))*x=i;HT[*x].parent=1;//查找weight次小的结点for(i=1;i=j;i++)if(HT[i].parent==0){*y=i;break;}for(;i=j;i++)if((HT[i].parent==0)&&(i!=*x)&&(HT[i].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voidCoding(){FILE*fp,*fw;inti,f,c,start;char*cd;HuffmanCodeHC;if(n==0)11n=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*));cd=(char*)malloc(n*s