数据结构课程设计 哈夫曼编译码3

数据结构课程设计哈夫曼编译码3数据结构课程设计专业：计算机科学与技术姓名：陈振辉学号：12224506班级：5班课程设计三哈夫曼编译码简要：利用赫夫曼编码进行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。这要求在发送端通过一个编码系统对待传输数据预先编码，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编写一个赫夫曼码的编/译码系统。2.基本要求一个完整的系统应具有以下功能：(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，建立赫夫曼树，并将它存于文件hfmTree中。(2)E：编码（Encoding）。利用已建好的赫夫曼树（如不在内存，则从文件hfmTree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）。利用已建好的赫夫曼树将文件CodeFile中的代码进行译码，结果存入文件Textfile中。以下为选做：(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个代码。同时将此字符形式的编码文件写入文件CodePrin中。(5)T：印赫夫曼树（Treeprinting）。将已在内存中的赫夫曼树以直观的方式（比如树）显示在终端上，同时将此字符形式的赫夫曼树写入文件TreePrint中。3.测试要求(1)已知某系统在通信联络中只可能出现八种字符，其频率分别为0.05,0.29,0.07,0.08,0.14,0.23,0.03,0.11，试设计赫夫曼编码。(2)用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立赫夫曼树，并实现以下报文的编码和译码：“THISPROGRAMEISMYFAVORITE”。4.实现提示(1)编码结果以文本方式存储在文件Codefile中。(2)用户界面可以设计为“菜单”方式：显示上述功能符号，再加上“Q”，表示退出运行Quit。请用户键入一个选择功能符。此功能执行完毕后再显示此菜单，直至某次用户选择了“Q”为止。(3)在程序的一次执行过程中，第一次执行I，D或C命令之后，赫夫曼树已经在内存了，不必再读入。每次执行中不一定执行I命令，因为文件hfmTree可能早已建好1.哈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,*hfmtree;2）所实现的功能函数如下1初始化（Initialization）。编码（Encoding）译码（Decoding）、voidhfmcoding(hfmtree&HT,hfmcode&HC,intn)初始化哈夫曼树，处理InputHuffman(HuffmanHfm)函数得到的数据，按照哈夫曼规则建立2叉树。此函数块调用了Select（）函数。voidSelect(hfmtree&HT,inta,int*p1,int*p2)//Select函数，选出HT树到a为止，权值最小且parent为0的2个节点其代码如下：#include#include#include#include#includetypedefstruct{//赫夫曼树的结构体charch;intweight;//权值intparent,lchild,rchild;}htnode,*hfmtree;typedefchar**hfmcode;voidSelect(hfmtree&HT,inta,int*p1,int*p2)//Select函数，选出HT树到a为止，权值最小且parent为0的2个节点{inti,j,x,y;//x是记录权值最小的节点的下标，y是记录第二个最小权值节点的下标for(j=1;jif(HT[j].parent==0){x=j;break;}}for(i=j+1;iif(HT[i].weight{x=i;}}for(j=1;jif(HT[j].parent==0&&x!=j){y=j;break;}}for(i=j+1;i{if(HT[i].weighty){//让p1指向下标最小的节点地址*p1=y;*p2=x;}else{*p1=x;*p2=y;}}voidhfmcoding(hfmtree&HT,hfmcode&HC,intn)//构建赫夫曼树HT，并求出n个字符的赫夫曼编码HC{inti,start,c,f,m,w;intp1,p2;char*cd,z;if(ncoutreturn;}m=2*n-1;HT=(hfmtree)malloc((m+1)*sizeof(htnode));//分配2n+1个空间存储树节点for(i=1;i{printf(请输入第%d字符和权值:,i);scanf(%c%d,&z,&w);while(getchar()!='\n'){continue;HT[i].ch=z;HT[i].weight=w;HT[i].parent=0;HT[i].lchild=0;HT[i].rchild=0;}for(;i{HT[i].ch='0';HT[i].weight=0;HT[i].parent=0;HT[i].lchild=0;HT[i].rchild=0;}for(i=n+1;i{Select(HT,i-1,&p1,&p2);HT[p1].parent=i;HT[p2].parent=i;//让最小p1,p2的双亲相同都为iHT[i].lchild=p1;HT[i].rchild=p2;//让p1,p2分别为i的左右孩子HT[i].weight=HT[p1].weight+HT[p2].weight;//把i的权值编为最小二权值相加}HC=(hfmcode)malloc((n+1)*sizeof(char*));//分配n+1个空间存储编码cd=(char*)malloc(n*sizeof(char));//分配n个空间分别存储左右孩子的0与1cd[n-1]='\0';for(i=1;i{start=n-1;for(c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent)//不是根节点左右分支分别赋值0,1{if(HT[f].lchild==c){cd[--start]='0';}else{cd[--start]='1';}}HC[i]=(char*)malloc((n-start)*sizeof(char));strcpy(HC[i],&cd[start]);//把数组cd中的内容0,1赋值给HC，HC为编码}free(cd);}voidInitiation(hfmtree&HT,hfmcode&HC,int&n){ofstreamoutput_file;coutcinn;hfmcoding(HT,HC,n);coutfor(inti=1;i{cout}output_file.open(hfmTree.txt);//新建一个文件if(!output_file){cout}for(i=1;i{output_file}output_file.close();coutcout}voidEncoding(hfmtree&HT,hfmcode&HC,intn){charcode[100],str[100];ofstreamoutput_file;ifstreaminput_file;printf(请输入字符：);gets(str);output_file.open(ToBeTran.txt);if(!output_file){cout}output_fileoutput_file.close();output_file.open(CodeFile.txt);if(!output_file){cout}for(inti=0;icode;//从CodeFile.txt中读入编码，并存进code数组中coutinput_file.close();}voidDecodeing(hfmtree&HT,hfmcode&HC,char*h,intn){charhl[100];intk;ifstreaminput_file;//文件输入输出流ofstreamoutput_file;input_file.open(CodeFile.txt);//打开文件if(!input_file){cout}input_fileh;//将文件里面的编码存进数组h[]input_file.close();output_file.open(Textfile.txt);if(!output_file){cout}k=0;while(h[k]!='\0')//先用编码中的前几个和字符的编码相比较，然后往后移{for(inti=1;iintl=k;for(intj=0;jhl[j]=h[l];//把h[]中的编码按字符编码分别一个个存进数组h1[]中}hl[j]='\0';if(strcmp(HC[i],hl)==0)//比较HC与h1中编码字符串的大小，假如相等{output_filek=k+strlen(HC[i]);//移到下一个字符break;}}}output_file.close();input_file.open(Textfile.txt);if(!input_file){cout}input_fileh;coutinput_file.close();cout}voidmain(){charh[100],choice;intn;hfmtreeHT;//里面存储字符与权值hfmcodeHC;//里面存储编码，0与1coutcoutwhile(true)//当choice的值不为q且不为Q时循环{coutcinchoice;switch(choice){case'I':Initiation(HT,HC,n);break;case'E':Encoding(HT,HC,n);break;case'D':Decodeing(HT,HC,h,n);break;case'Q':exit(0);default:cout}cout}}总结：经过这次课程设计，我重新又再学了一遍，让我更了解哈夫曼树的构建，其中在老师的验收中，老师又给我一些数据，让我重新构建一个权重和最小的哈夫曼树，在这次课程设计中，我学到了很多，懂得虚心请教同学，虚心接受他人意见，这样，使同学间友谊更深，同样，学习问题也解决了，知识也巩固了。