哈夫曼编码译码问题

《数据结构》课程设计报告题目——哈夫曼编码译码问题

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一、设计目的与内容

1．设计目的

熟悉对哈夫曼编码的应用以及构造方法，熟悉对树的存储方式的应用。

2．设计内容：

任务：利用哈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，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哈夫曼编/译码系统。

要求：

1）初始化：从终端输入字符集的大小n，以及n个字符和n个权值，建立哈夫曼树。

2）输出哈夫曼树，及各字符对应的编码。

3）编码：利用建好的哈夫曼树，对输入的待发送电文进行编码。同时输入原文及编码串。4）译码：利用建好的哈夫曼树，对输入的已接收电文进行译码。同时输入编码串及原文。

二、算法的基本思想

算法的主要思路是：

（1）定义结构体存储赫夫曼树的结点类型

（2）定义函数strcpy(char *S1,char *S2)将字符串S2复制到S1

（3）定义函数Select(HuffmanTree HT,int t,int &s1,int &s2)在HT[1]到HT[t-1]中找出权值最小的两个S1和S2

（4）定义函数HuffmanCoding( HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int *w,int n)根据各个字符的权值构造赫夫曼树HT，将对应的赫夫曼编码存储在HC中

（5）定义函数InitHuff_T( HuffmanTree &HT, HuffmanCode &HC, char ch[],int &n )初始化赫夫曼数，要求用户输入字符和相应权值

（6）定义函数Encoding(HuffmanTree &HT, HuffmanCode &HC, char ch[])根据赫夫曼编码将用户指定的文件中的字符编成相应的编码,并将所得编码存储到用户指定文件

（7）定义函数Decoding(HuffmanTree HT, char ch[] , int n)对指定的存储由赫夫曼编码表示的信息的文件进行译码，翻译成相应的字符表示，并存储到指定文件

（8）定义函数ReadHuff_T( HuffmanTree &HT, HuffmanCode &HC, char ch[], int &n)从文件读取赫夫曼树

（9）定义主函数main()实现相应的功能

三、测试数据

首先运行程序：

请输入你要选择的功能

1.初始化

2.编码

3.译码

4.退出

1

请输入编码字符集的大小n:4

请输入第1个字符和该字符的权值w:a1

请输入第2个字符和该字符的权值w:b3

请输入第3个字符和该字符的权值w:c2

请输入第4个字符和该字符的权值w:d6

4

a 110

b 10

c 111

d 0

请输入你要选择的功能

1.初始化

2.编码

3.译码

4.退出

这时在工程目录下建立文件a.txt，内容为：abcda

继续执行程序

2

请输入所要进行编码的文件的文件名:a.txt

请输入编码后编码表示的信息所存储到的文件的文件名:c.txt

110101110110字符

无法识别，程序将退出。

Press any key to continue

此时c.txt文件下的内容为：110101110110

这时我们将c.txt重命名为CodeFile

请输入你要选择的功能

1.初始化

2.编码

3.译码

4.退出

3

请输入所要译的文件名:CodeFile

请输入译后的字符存储到的文件的文件名:1.txt

abcda

此时文件1.txt的内容为：abcda

四、源程序及系统文件使用说明

#include

#include

#define Yes 1 //当程序已经调用过初始化赫夫曼树的InitHuff_T()函数，或已从htfTree文件读取过，则将Init_Mode置为Yes，否则为No

#define No 0

typedef struct {

unsigned int weight;

unsigned int parent,lchild,rchild;

}HTNode, * HuffmanTree; //存储赫夫曼树的结点类型

typedef char * * HuffmanCode; //用于存储字符集中各个字符相应的赫夫曼编码

void strcpy(char *S1,char *S2){ //将字符串S2复制到S1

int i = 0;

while( S2[i] != '\0' ){

S1[i] = S2[i];

i++;

}

S1[i] = '\0';

}

void Select(HuffmanTree HT,int t,int &s1,int &s2){ //在HT[1]到HT[t-1]中找出权值最小的两个S1和S2

int i = 1;

s1 = s2 = 0;

HT[0].weight = 65535;

while( i <= t ){ //遍历查找权值最小的结点S1

if( HT[i].parent == 0 && HT[i].weight < HT[s1].weight )

s1 = i;

i++;

}

i = 1;

while( i <= t ){ //遍历查找除S1外权值最小的结点S2

if( i != s1 && HT[i].parent == 0 && HT[i].weight < HT[s2].weight )

s2 = i;

i++;

}

}

int HuffmanCoding( HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int *w,int n){ //根据各个字符的权值构造赫夫曼树HT，将对应的赫夫曼编码存储在HC中

int s1,s2,m,i,start;

unsigned int c,f;

HTNode * p;

char *cd;

if( n <= 1 ) return 0;

m = 2 * n - 1; //赫夫曼树的总结点树为m

HT = (HuffmanTree)malloc((m + 1) * sizeof(HTNode)); //申请存储赫夫曼树的空间

for(p = HT + 1, i = 1; i <= n; ++i, ++p, ++w){ //将各个叶子结点的weight赋以相应的权值，