哈夫曼编码译码

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哈夫曼编码与译码

哈夫曼编码与译码用哈夫曼树对字符串进行编码译码一、设计思想程序要求:要求每个字符有自己唯一的编码。

将得到的一串利用哈夫曼树对字符串进行编码,字串译成0、1编码后存到一个文件夹中，然后再从这个文件夹中读出这串编码进行解码。

实现方法:输入一串字符，要求字符的区间为大写的26个英文字母，将获得的串字符用计算进行字符统计，统计出现的字符种数以及每种字符出现的次权值的函数(jsquanzhi())数，将该种字符出现的次数作为它的权值。

将出现的字符的权值和该字符依次分别赋给两个结构体HT和HC，利用HT(节点)权值的大小建立哈夫曼树，首先用选择函数select()函数选择两个权值最小的字符作为叶子节点，创建一个新的节点作为这两个叶节点的父节点，被选中的节点给他的HT[i].parent赋值是他下次不再被选中，父节点的权值为，子节点的权值之和。

然后将该将父节点放入筛选区中，再进行选择(被选过的不再被使用)，直到所有的节点都被使用，这样一个哈夫曼树就被建立了。

根据每个字符在哈夫曼书中的位置来编译每个字符的0、1密文代码，从叶节点判断该叶节点是其父节点的左右字左字为‘0’，右子为‘1’，在判断父节点是上级父节点的左右子直至根节点，将生成的0、1字符串按所表示的字符倒序存入HC相应的字符的bins[]数组。

重新一个一个字符的读取输入的字符串，按照字符出现的顺序将它转为0、1代码并存到一个txt文件夹中去。

解码时从文件夹中，一个一个字符的读出那串0、1代码赋给一个临时字符串cd[]，用该字符串与每个字符的HC[i].bins密文比较，直到与一个字符的密文相同时，译出该字符，将字符存放在临时字符数组tempstr[]中，清空临时字符串继续读取0、1代码进行翻译，直至文件密文结束为止。

于是就得到了原先被加密的那串字符串。

- 1 -用哈夫曼树对字符串进行编码译码二、算法流程图开始获得输入的字符串getstr[]，i=0。

判断getstr[i]是否i++; 为26个大写字母否是k=getstr[i]-64;quantemp[k]++( quantemp为int型数组开始值都为0)i++;i=1,j=0否i<27?是结束是 quantemp[i]=i++;0?否j++;str[j]=i+64;quan[j]=quantemp[i];图1计算字符权值及字符种类算法说明:将的的字符串进行字符种类级每种字符出现频率的统计- 2 -用哈夫曼树对字符串进行编码译码开始将所有的几点的父节点和子节点权值赋成0i=1;(num为字符的种类)HT[i].weight=quan[i] i<=num是否i=num+1否i<=2*num-1?是结束 ? 选择权值最小的两个节点将下标赋给s1,s2.HT[s1].parent=i;HT[s2].parent=i;HT[i].lchild=s1;HT[i].rchild=s2;HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight;i++图2 构建哈夫曼树算法说明:利用选择排序，选择节点权值最小的两个节点，构建一个子树，将该树的根节点再放入选择区，重复该操作，直至用完所有节点完成哈夫曼数的搭建。

哈夫曼编码和译码

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哈夫曼树的构造算法: 哈夫曼树的构造算法: 个结点的一维数组, (1)初始化哈夫曼树的 )初始化哈夫曼树的2n-1个结点的一维数组, 个结点的一维数组即将各结点中的各个域均置0; 即将各结点中的各个域均置 ; 个权值存放到一维数组的前n个单元中 (2)读入个权值存放到一维数组的前个单元中, )读入n个权值存放到一维数组的前个单元中, 它们即为初始森林中的n个只含根结点的权值个只含根结点的权值; 它们即为初始森林中的个只含根结点的权值; (3)对森林中的二叉树进行合并,产生个新 )对森林中的二叉树进行合并,产生n-1个新结点,依次存放到一维数组的第n+1个开始的单元中, 个开始的单元中, 结点,依次存放到一维数组的第个开始的单元中在这个过程中要注意对每个结点双亲域, 在这个过程中要注意对每个结点双亲域,左右孩子域以及权值的修改. 域以及权值的修改.
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s1=maxval;s2= maxval;/ 设maxval为float类型最大值 ; ;/*设 ;/ 为类型最大值 */ for(j =1;j<=i;j+ +) ( ; ; ) if (ht[j].parent = =0) /*判断是否为根结点判断是否为根结点*/ 判断是否为根结点 if (ht[j].weight<s1) { s2=s1;s1= ht[j].weight; p2=p1;p1=j; } ; ; ; ; else if (ht[j].weight <s2) { s2= ht[j].weight; p2=j; } ; ; ht[p1].parent=i;ht[p2].parent=i; ; ; ht[i].lchild =p1;ht[i].rchild=p2; ; ; ht[i].weight= ht[pl].weight+ht[p2].weight; ; } return (ht);} ;

哈夫曼编码和译码

哈夫曼编码和译码哈夫曼编码是一种用于数据压缩的编码方法，通过根据字符出现的频率对字符进行编码，以便能够用较少的位数来表示出现频率较高的字符。

编码过程中，根据频率最低的字符构建一棵哈夫曼树，将字符的编码表示为树的路径。

而哈夫曼译码则是将经过哈夫曼编码后的数据解码成原始数据的过程。

在给定的文本中，首先需要统计每个字符的出现频率。

然后使用这些频率构建哈夫曼树。

构建哈夫曼树的过程中使用最小堆数据结构，通过不断合并两个最小频率的字符节点来构建树。

合并两个节点的过程中，创建一个新的节点来作为它们的父节点，并将其频率设置为两个子节点频率之和。

在构建树的过程中，赋予左子节点编码为0，右子节点编码为1。

构建完成哈夫曼树后，将每个字符的编码表示为从根节点到该字符节点的路径，例如，向左走的路径可以表示为0，向右走的路径可以表示为1。

为了能够正确译码，需要将字符及其对应的编码存储在一个编码表中。

对于给定的文本数据，应用哈夫曼编码后，会得到一个压缩后的编码字符串。

在哈夫曼译码过程中，从根节点开始遍历编码字符串的每一位，如果是0，则向左子节点移动，如果是1，则向右子节点移动，直到到达叶子节点。

找到叶子节点后，将对应的字符输出，并回到根节点，继续下一位的译码，直到编码字符串结束。

哈夫曼编码可以实现无损压缩，即通过译码过程能够还原出原始数据，而不会丢失任何信息。

它是一种广泛应用于数据压缩领域的有效方法，用于减小数据存储和传输的大小。

在实际应用中，哈夫曼编码被广泛应用于图像、音频和视频等多媒体数据的压缩中。

总结起来，哈夫曼编码是一种用于数据压缩的编码方法，通过根据字符出现的频率对字符进行编码，以便用较少的位数来表示出现频率较高的字符。

哈夫曼译码则是将经过编码后的数据解码成原始数据的过程。

它通过构建哈夫曼树和编码表，实现了高效的数据压缩和解压缩。

哈夫曼编码被广泛应用于数据存储和传输领域，特别是在多媒体数据的压缩中。

哈弗曼树编码译码

{
for (k=hcd[j].start;k<=n;k++)
{
printf("%c",hcd[j].cd[k]);
}
break; //输出完成后跳出当前for循环
}
（5）显示部分源程序：
{
printf("\n");
printf(" ********************************");
printf("\n ** 1---------------显示编码 **");
printf("\n ** 2---------------进行编码 **");
{
int i,k;
printf(" 输出哈夫曼编码:\n");
for (i=0;i<n;i++) //输出data中的所有数据，即A-Z
{
printf(" %c:\t",ht[i].data);
}
}
}
（3）哈弗曼译码
void deHCode(HTNode ht[],HCode hcd[],int n) //译码函数
{
char code[MAXSIZE];
int i,j,l,k,m,x;
scanf("%s",code); //把要进行译码的字符串存入code数组中
printf("\n");
printf(" 请输入选择的编号:");
scanf("%c",&orz);

哈夫曼编码和译码

哈夫曼编码和译码哈夫曼编码和译码是一种常用的数据压缩算法，它通过将出现频率较高的字符用较短的编码表示，从而减小数据的存储空间。

本文将介绍哈夫曼编码和译码的原理和应用。

哈夫曼编码是由美国数学家大卫·哈夫曼于1952年提出的一种编码方法。

它的基本思想是根据字符出现的频率来构建一棵二叉树，出现频率较高的字符位于树的较低层，而出现频率较低的字符位于树的较高层。

通过这种方式，出现频率较高的字符可以用较短的编码表示，而出现频率较低的字符则用较长的编码表示。

具体来说，哈夫曼编码的过程如下：首先，统计待编码的字符出现的频率，并根据频率构建一个字符频率表。

然后，根据字符频率表构建哈夫曼树，其中每个字符对应一个叶子节点，而非叶子节点的权值为其子节点权值之和。

接下来，通过遍历哈夫曼树，给每个字符赋予对应的编码，其中左子树路径上的编码为0，右子树路径上的编码为1。

最后，将编码后的字符序列存储起来，即完成了哈夫曼编码的过程。

哈夫曼译码是哈夫曼编码的逆过程，它通过已知的哈夫曼编码和字符频率表来将编码还原为原始的字符序列。

具体来说，哈夫曼译码的过程如下：首先，根据已知的字符频率表构建哈夫曼树。

然后，从根节点开始，根据编码的0和1进行遍历，直到叶子节点。

每次遍历到叶子节点时，将对应的字符输出，并重新回到根节点，继续下一次遍历，直到所有的编码都被译码为字符。

哈夫曼编码和译码在数据压缩领域有着广泛的应用。

由于哈夫曼编码可以将出现频率较高的字符用较短的编码表示，从而减小了数据的存储空间。

在传输大量文本、图像、音频等数据时，可以使用哈夫曼编码将数据进行压缩，从而减少传输的时间和带宽消耗。

而哈夫曼译码则可以将压缩后的数据还原为原始的数据，保证了数据的完整性和准确性。

除了数据压缩，哈夫曼编码和译码还有其他的应用。

在通信领域，哈夫曼编码可以用于错误检测和纠正，通过添加冗余信息来检测和纠正传输过程中的错误。

在图像和音频处理领域，哈夫曼编码可以用于图像和音频的压缩和解压缩，从而减小存储空间和提高传输效率。

基于哈夫曼编码的编码译码问题

基于哈夫曼编码的编码译码问题基于哈夫曼编码的编码译码问题相关问题：1.哈夫曼编码是什么？如何进行编码和译码？2.哈夫曼编码的原理是什么？3.哈夫曼编码的应用领域有哪些？4.如何生成哈夫曼编码树？5.哈夫曼编码的时间复杂度是多少？6.哈夫曼树的构建方法有哪些？7.哈夫曼编码在数据压缩中的作用是什么？8.哈夫曼编码存在的局限性是什么？9.哈夫曼编码与其他编码方法的比较有哪些特点？10.如何解决哈夫曼编码中的冲突问题？解释说明：1.哈夫曼编码是一种基于字符频率的可变长度编码方法。

它通过将出现频率高的字符用较短的编码来表示，出现频率低的字符用较长的编码来表示，以达到数据压缩的目的。

编码过程中，首先统计字符出现频率，然后构建哈夫曼树，根据树的结构生成编码表，最后对原始数据进行编码。

译码过程中，根据生成的编码表和编码数据，逐位解码还原原始数据。

2.哈夫曼编码的原理是基于贪心算法，通过构建哈夫曼树，将出现频率高的字符放在树的上层，出现频率低的字符放在树的下层，以实现最优的编码效果。

在编码过程中，使用了前缀码的特性，即任何一个编码不能是另一个编码的前缀，从而保证了译码的唯一性。

3.哈夫曼编码广泛应用于数据压缩领域，可以对文本、图像、音频等数据进行压缩和解压缩。

此外，哈夫曼编码也用于数据传输中的差错检测和纠正，以及编码理论的研究等领域。

4.生成哈夫曼编码树的方法主要有两种：静态生成和动态生成。

静态生成是根据给定的字符频率进行构建，而动态生成是根据实际数据的字符频率进行构建。

5.哈夫曼编码的时间复杂度为O(nlogn)，其中n为字符的个数。

这是由于在构建哈夫曼树时需要进行n-1次合并操作，每次合并的时间复杂度为O(logn)。

6.哈夫曼树的构建方法主要有两种：霍夫曼算法和优先队列算法。

霍夫曼算法是经典的构建方法，通过反复选择权值最小的两个节点合并构建树，直到所有节点合并为一棵树。

优先队列算法则先将节点插入优先队列中，每次取权值最小的两个节点合并。

哈弗曼编码与译码

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（Tree printing）。

将已在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。

2.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：“THIS PROGRAME IS MY FAVORITE”。

3.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。

#include <string.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <malloc.h>typedef struct {char letter;float wt;}hfm,*hfmlist;//*************************全局变量************************************ unsigned int s1,s2,n;char choose;int DEPTH=0;char a[20];//***************Huffman树和Huffman编码的存储表示********************** typedef struct{unsigned int weight;unsigned int code;unsigned int parent,lchild,rchild;}HTNode, *HuffmanTree; //动态分配数组存储Huffman树typedef char * *HuffmanCode; //动态分配数组存储Huffman编码表//***************************初始化Huffman树***************************void select(HuffmanTree HT,int l){int a,b,c,j;s1=s2=1;a=b=1000;for(j=1;j<=l;j++){if(HT[j].code==0){c=HT[j].weight;if(c<a){b=a;a=c;s2=s1;s1=j;}else if(c<b){b=c;s2=j;}}//if}//forHT[s1].code=HT[s2].code=1;}//selectvoid HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC, hfmlist HL,unsigned int n){ //w存放n个权值（均>0），构造Huffman树HT,并求出n个字符的Huffman编码HC. unsigned int i,f,start,c,m;char*cd;if (n<=1) return;m =2*n-1;HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));for(i=1;i<=m;++i){HT[i].weight=HT[i].parent=HT[i].lchild=HT[i].rchild=HT[i].cod e=0;}for(i=1;i<=n;++i)HT[i].weight=HL[i].wt;for (i=n+1;i<=m;++i){select(HT,i-1);HT[s1].parent=i;HT[s2].parent=i;HT[i].lchild=s1;HT[i].rchild=s2;HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight;}HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char*));cd=(char*)malloc(n*sizeof(char));cd[n-1]='\0';for(i=1;i<=n;++i){start=n-1;for(c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent)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);}free(cd);}//*************************文件操作*****************************void save (char *p){FILE *fp;int i;printf("input the name:");if((fp=fopen(gets(a),"w+"))==NULL){printf("cannot open the file!\n");exit(0);}//iffor(i=0;p[i]!='\0';i++){if(fwrite(p+i,sizeof(char),1,fp)!=1){//fwrite函数写数据块printf("File write error!\n");exit(0);}//if}//forfclose(fp);}//save//************************编码与译码操作********************************** void Decoding(HuffmanTree HT,hfmlist HL,char*size,int n)//这个函数是用来译码的 {int i,j,k;char p[130];printf("请输入需要译码的代码:");gets(p);//接受需要译码的字符串i=2*n-1;k=0;for(j=0;p[j]!='\0';j++){if(p[j]=='0'){ if(HT[i].lchild!=0)i=HT[i].lchild;else{ size[k++]=HL[i].letter;i=2*n-1;j--;}}else{ if(HT[i].rchild!=0)i=HT[i].rchild;else{ size[k++]=HL[i].letter;i=2*n-1;j--;}}}//forif( p[j-1]=='0')size[k++]=HL[i].letter;else size[k++]=HL[i].letter;size[k]='\0';}//decodingvoid Encoding(HuffmanCode HC,hfmlist HL,char *coding,int n){ int i,j,t,k=0;char p[100];printf("请再次输入需要编码的文本:");gets(p);for(i=0;p[i]!='\0';i++){if((p[i]>='A'&&p[i]<='Z')||p[i]==' ')for(j=1;j<=n;j++)if(p[i]==HL[j].letter)for(t=0;HC[j][t]!='\0';t++)coding[k++]=HC[j][t];}//forcoding[k]='\0';}//encoding//************************打印操作**************************** void Print(FILE *fp1,FILE *fp2){//将文件fp1中的代码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fp2中char c[200];int i;fgets(c,200,fp1);for(i=0;c[i]=='0'||c[i]=='1';i++){printf("%c",c[i]);fprintf(fp2,"%c",c[i]);if((i+1)/50*50==(i+1)){printf("\n");fprintf(fp2,"\n");}}//forprintf("\n");}//Printvoid PreOrderTraverse(HuffmanTree HT,int k,FILE *fp){//先序遍历并打印树，结果存放于fp中,k为根结点的下标int i;for(i=1;i<=DEPTH-1;i++)fprintf(fp," ");for(;i<=DEPTH;i++)fprintf(fp,"|------");fprintf(fp,"%d\n",HT[k].weight);if(HT[k].lchild!=0){DEPTH++;PreOrderTraverse(HT,HT[k].lchild,fp);DEPTH--;}if(HT[k].rchild!=0){DEPTH++;PreOrderTraverse(HT,HT[k].rchild,fp);DEPTH--;}if(HT[k].lchild==0&&HT[k].rchild==0)return;return;} //PreOrderTraversevoid TreePrinting(HuffmanTree HT,int n,FILE *fp){//打印树HT，结果存于文件fp中，n为树的叶子结点数int i,k;for(i=1;i<=2*n;i++)if(HT[i].parent==0){k=i;break;}//寻找根结点PreOrderTraverse(HT,k,fp);return;}//TreePrinting//**************************主函数*********************************int main(){FILE *fp1,*fp2,*fp3,*fp4,*fp5;HuffmanTree HT;HuffmanCode HC;hfmlist HL;unsigned int i,n;char *b,c[100],cha,ch;b=(char *)malloc(100*sizeof(char));printf("请选择操作：\n");printf("i:初始化(Initialization)\ne:编码(Encoding)\nd:译码(Decoding)\n");printf("p:印代码文件(Print)\nt:印哈夫曼树(Tree printing)\nq:退出(Quit)\n");b=(char *)malloc(100*sizeof(char));HL=(hfmlist)malloc(30*sizeof(hfm));//存储字符与权值，线性表长30printf("\n");printf("选择操作(i,e,d,p,t,q):");ch=getchar();getchar();printf("\n");do{switch(ch){case 'i':printf("正在进行初始化……\n");printf("输入字符长度：");scanf("%d",&n);getchar();printf("\n");HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char));HT=(HuffmanTree)malloc((2*n)*sizeof(HTNode));for(i=1;i<=n;i++){printf("请输入第%d个字符及权值(格式:字符权值):",i);scanf("%c %f",&(HL+i)->letter, &(HL+i)->wt);getchar();}//forif((fp5=fopen("hfmTree.txt","w"))==NULL){printf("cannot open file!\n");exit(0);}//iffor(i=1;i<=n;i++){fprintf(fp5,"第%d个字符及权值:\t\t\t",i);fprintf(fp5,"%c %f\n",(HL+i)->letter,(HL+i)->wt);}//forfclose(fp5);HuffmanCoding(HT,HC,HL,n);printf("\n已经将Huffman树存入文件hfmTree.txt中\n\n");printf("初始化完毕，请选择操作：\n");printf("i:重新初始化(Initialization)\ne:编码(Encoding)\nd:译码(Decoding)\n");printf("p:印代码文件(Print)\nt:印哈夫曼树(Tree printing)\nq:退出(Quit)\n\n");break;case 'e':printf("请输入编码,以#结尾：");if((fp2=fopen("ToBeTran.txt","w"))==NULL){printf("cannot open file\n");exit(0);}//ifcha=getchar();while(cha!='#'){fputc(cha,fp2);cha=getchar();}//whilegetchar();fclose(fp2);printf("已经把编码存入文件ToBeTran.txt中\n\n");Encoding(HC,HL,b,n);printf("文本的哈夫曼编码是:");printf("%s\n",b);printf("下面进行保存:");save(b);printf("编码完毕，请选择操作：\n");printf("i:重新初始化(Initialization)\ne:编码(Encoding)\nd:译码(Decoding)\n");printf("p:印代码文件(Print)\nt:印哈夫曼树(Tree printing)\nq:退出(Quit)\n");break;case 'd':Decoding(HT,HL,c,n);printf("输入要译码的编码：");printf("正在进行译码……\n");printf("%s\n",c);save(c);printf("已经将结果存入文件%s中\n",a);printf("译码完毕，请选择操作：\n");printf("i:重新初始化(Initialization)\ne:编码(Encoding)\nd:译码(Decoding)\n");printf("p:印代码文件(Print)\nt:印哈夫曼树(Tree printing)\nq:退出(Quit)\n");break;case 'p':for(i=1;i<=n;i++)printf("字符:%c\t\t\t译码:%s\n",HL[i].letter,HC[i]);if((fp1=fopen("CodeFile.txt","w"))==NULL){printf("cannot open the file!\n");exit(0);}//ifif((fp4=fopen("CodeFile.txt","r"))==NULL){printf("cannot open the file!\n");exit(0);}//ifPrint(fp4,fp1);printf("该代码文件已经存在并命名为CodePrin.txt\n"); fclose(fp4);fclose(fp1);break;case 't':printf("打印树存在于文件TreePrin中\n");if((fp3=fopen("TreePrin.txt","w"))==NULL){printf("cannot open file\n");exit(0);}TreePrinting(HT,n,fp3);fclose(fp3);break;case 'q':exit(0);break;default :exit(0);break;}//switchprintf("\n请选择操作(i,e,d,p,t,q):");ch=getchar();getchar();}while(ch!='q');//doreturn 0 ;}//main。

哈夫曼编码译码器实验报告

哈夫曼编码译码器实验报告实验名称：哈夫曼编码译码器实验一、实验目的：1.了解哈夫曼编码的原理和应用。

2.实现一个哈夫曼编码的编码和译码器。

3.掌握哈夫曼编码的编码和译码过程。

二、实验原理：哈夫曼编码是一种常用的可变长度编码，用于将字符映射到二进制编码。

根据字符出现的频率，建立一个哈夫曼树，出现频率高的字符编码短，出现频率低的字符编码长。

编码过程中，根据已建立的哈夫曼树，将字符替换为对应的二进制编码。

译码过程中，根据已建立的哈夫曼树，将二进制编码替换为对应的字符。

三、实验步骤：1.构建一个哈夫曼树，根据字符出现的频率排序。

频率高的字符在左子树，频率低的字符在右子树。

2.根据建立的哈夫曼树，生成字符对应的编码表，包括字符和对应的二进制编码。

3.输入一个字符串，根据编码表将字符串编码为二进制序列。

4.输入一个二进制序列，根据编码表将二进制序列译码为字符串。

5.比较编码前后字符串的内容，确保译码正确性。

四、实验结果：1.构建哈夫曼树：-字符出现频率：A(2)，B(5)，C(1)，D(3)，E(1) -构建的哈夫曼树如下：12/\/\69/\/\3345/\/\/\/\ABCDE2.生成编码表：-A:00-B:01-C:100-D:101-E:1103.编码过程：4.译码过程：5.比较编码前后字符串的内容，结果正确。

五、实验总结：通过本次实验，我了解了哈夫曼编码的原理和应用，并且实现了一个简单的哈夫曼编码的编码和译码器。

在实验过程中，我充分运用了数据结构中的树的知识，构建了一个哈夫曼树，并生成了编码表。

通过编码和译码过程，我进一步巩固了对树的遍历和节点查找的理解。

实验结果表明，本次哈夫曼编码的编码和译码过程正确无误。

在实验的过程中，我发现哈夫曼编码对于频率较高的字符具有较短的编码，从而实现了对字符串的高效压缩。

同时，哈夫曼编码还可以应用于数据传输和存储中，提高数据的传输效率和存储空间的利用率。

通过本次实验，我不仅掌握了哈夫曼编码的编码和译码过程，还深入了解了其实现原理和应用场景，加深了对数据结构和算法的理解和应用能力。

哈弗曼编码与译码

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〔Tree printing〕。

将已在内存中的赫夫曼树以直观的方式〔比方树〕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。

2.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，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：“THIS PROGRAME IS MY FA VORITE”。

3.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。

#include <string.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <malloc.h>typedef struct {char letter;float wt;}hfm,*hfmlist;//*************************全局变量************************************unsigned int s1,s2,n;char choose;int DEPTH=0;char a[20];//***************Huffman树和Huffman编码的存储表示********************** typedef struct{unsigned int weight;unsigned int code;unsigned int parent,lchild,rchild;}HTNode, *HuffmanTree; //动态分配数组存储Huffman树typedef char * *HuffmanCode; //动态分配数组存储Huffman编码表//***************************初始化Huffman树*************************** void select(HuffmanTree HT,int l){int a,b,c,j;s1=s2=1;a=b=1000;for(j=1;j<=l;j++){if(HT[j].code==0){c=HT[j].weight;if(c<a){b=a;a=c;s2=s1;s1=j;}else if(c<b){b=c;s2=j;}}//if}//forHT[s1].code=HT[s2].code=1;}//selectvoid HuffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC, hfmlist HL,unsigned int n){ //w存放n个权值〔均>0〕，构造Huffman树HT,并求出n个字符的Huffman编码HC. unsigned int i,f,start,c,m;char*cd;if (n<=1) return;m =2*n-1;HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode));for(i=1;i<=m;++i){HT[i].weight=HT[i].parent=HT[i].lchild=HT[i].rchild=HT[i].code=0;} for(i=1;i<=n;++i)HT[i].weight=HL[i].wt;for (i=n+1;i<=m;++i){select(HT,i-1);HT[s1].parent=i;HT[s2].parent=i;HT[i].lchild=s1;HT[i].rchild=s2;HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight;}HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char*));cd=(char*)malloc(n*sizeof(char));cd[n-1]='\0';for(i=1;i<=n;++i){start=n-1;for(c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent)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);}free(cd);}//*************************文件操作*****************************void save (char *p){FILE *fp;int i;printf("input the name:");if((fp=fopen(gets(a),"w+"))==NULL){printf("cannot open the file!\n");exit(0);}//iffor(i=0;p[i]!='\0';i++){if(fwrite(p+i,sizeof(char),1,fp)!=1){//fwrite函数写数据块printf("File write error!\n");exit(0);}//if}//forfclose(fp);}//save//************************编码与译码操作********************************** void Decoding(HuffmanTree HT,hfmlist HL,char*size,int n)//这个函数是用来译码的{int i,j,k;char p[130];printf("请输入需要译码的代码:");gets(p);//接受需要译码的字符串i=2*n-1;k=0;for(j=0;p[j]!='\0';j++){if(p[j]=='0'){ if(HT[i].lchild!=0)i=HT[i].lchild;else{ size[k++]=HL[i].letter;i=2*n-1;j--;}}else{ if(HT[i].rchild!=0)i=HT[i].rchild;else{ size[k++]=HL[i].letter;i=2*n-1;j--;}}}//forif( p[j-1]=='0')size[k++]=HL[i].letter;else size[k++]=HL[i].letter;size[k]='\0';}//decodingvoid Encoding(HuffmanCode HC,hfmlist HL,char *coding,int n){int i,j,t,k=0;char p[100];printf("请再次输入需要编码的文本:");gets(p);for(i=0;p[i]!='\0';i++){if((p[i]>='A'&&p[i]<='Z')||p[i]==' ')for(j=1;j<=n;j++)if(p[i]==HL[j].letter)for(t=0;HC[j][t]!='\0';t++)coding[k++]=HC[j][t];}//forcoding[k]='\0';}//encoding//************************打印操作**************************** void Print(FILE *fp1,FILE *fp2){//将文件fp1中的代码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fp2中char c[200];int i;fgets(c,200,fp1);for(i=0;c[i]=='0'||c[i]=='1';i++){printf("%c",c[i]);fprintf(fp2,"%c",c[i]);if((i+1)/50*50==(i+1)){printf("\n");fprintf(fp2,"\n");}}//forprintf("\n");}//Printvoid PreOrderTraverse(HuffmanTree HT,int k,FILE *fp){//先序遍历并打印树，结果存放于fp中,k为根结点的下标int i;for(i=1;i<=DEPTH-1;i++)fprintf(fp," ");for(;i<=DEPTH;i++)fprintf(fp,"|------");fprintf(fp,"%d\n",HT[k].weight);if(HT[k].lchild!=0){DEPTH++;PreOrderTraverse(HT,HT[k].lchild,fp);DEPTH--;}if(HT[k].rchild!=0){DEPTH++;PreOrderTraverse(HT,HT[k].rchild,fp);DEPTH--;}if(HT[k].lchild==0&&HT[k].rchild==0)return;return;} //PreOrderTraversevoid TreePrinting(HuffmanTree HT,int n,FILE *fp){//打印树HT，结果存于文件fp中，n为树的叶子结点数int i,k;for(i=1;i<=2*n;i++)if(HT[i].parent==0){k=i;break;}//寻找根结点PreOrderTraverse(HT,k,fp);return;}//TreePrinting//**************************主函数*********************************int main(){FILE *fp1,*fp2,*fp3,*fp4,*fp5;HuffmanTree HT;HuffmanCode HC;hfmlist HL;unsigned int i,n;char *b,c[100],cha,ch;b=(char *)malloc(100*sizeof(char));printf("请选择操作：\n");printf("i:初始化(Initialization)\ne:编码(Encoding)\nd:译码(Decoding)\n");printf("p:印代码文件(Print)\nt:印哈夫曼树(Tree printing)\nq:退出(Quit)\n");b=(char *)malloc(100*sizeof(char));HL=(hfmlist)malloc(30*sizeof(hfm));//存储字符与权值，线性表长30printf("\n");printf("选择操作(i,e,d,p,t,q):");ch=getchar();getchar();printf("\n");do{switch(ch){case 'i':printf("正在进行初始化……\n");printf("输入字符长度：");scanf("%d",&n);getchar();printf("\n");HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char));HT=(HuffmanTree)malloc((2*n)*sizeof(HTNode));for(i=1;i<=n;i++){printf("请输入第%d个字符及权值(格式:字符权值):",i);scanf("%c %f",&(HL+i)->letter, &(HL+i)->wt);getchar();}//forif((fp5=fopen("hfmTree.txt","w"))==NULL){printf("cannot open file!\n");exit(0);}//iffor(i=1;i<=n;i++){fprintf(fp5,"第%d个字符及权值:\t\t\t",i);fprintf(fp5,"%c %f\n",(HL+i)->letter,(HL+i)->wt);}//forfclose(fp5);HuffmanCoding(HT,HC,HL,n);printf("\n已经将Huffman树存入文件hfmTree.txt中\n\n");printf("初始化完毕，请选择操作：\n");printf("i:重新初始化(Initialization)\ne:编码(Encoding)\nd:译码(Decoding)\n");printf("p:印代码文件(Print)\nt:印哈夫曼树(Tree printing)\nq:退出(Quit)\n\n");break;case 'e':printf("请输入编码,以#结尾：");if((fp2=fopen("ToBeTran.txt","w"))==NULL){printf("cannot open file\n");exit(0);}//ifcha=getchar();while(cha!='#'){fputc(cha,fp2);cha=getchar();}//whilegetchar();fclose(fp2);printf("已经把编码存入文件ToBeTran.txt中\n\n");Encoding(HC,HL,b,n);printf("文本的哈夫曼编码是:");printf("%s\n",b);printf("下面进行保存:");save(b);printf("编码完毕，请选择操作：\n");printf("i:重新初始化(Initialization)\ne:编码(Encoding)\nd:译码(Decoding)\n");printf("p:印代码文件(Print)\nt:印哈夫曼树(Tree printing)\nq:退出(Quit)\n");break;case 'd':Decoding(HT,HL,c,n);printf("输入要译码的编码：");printf("正在进行译码……\n");printf("%s\n",c);save(c);printf("已经将结果存入文件%s中\n",a);printf("译码完毕，请选择操作：\n");printf("i:重新初始化(Initialization)\ne:编码(Encoding)\nd:译码(Decoding)\n");printf("p:印代码文件(Print)\nt:印哈夫曼树(Tree printing)\nq:退出(Quit)\n");break;case 'p':for(i=1;i<=n;i++)printf("字符:%c\t\t\t译码:%s\n",HL[i].letter,HC[i]);if((fp1=fopen("CodeFile.txt","w"))==NULL){printf("cannot open the file!\n");exit(0);}//ifif((fp4=fopen("CodeFile.txt","r"))==NULL){printf("cannot open the file!\n");exit(0);}//ifPrint(fp4,fp1);printf("该代码文件已经存在并命名为CodePrin.txt\n");fclose(fp4);fclose(fp1);break;case 't':printf("打印树存在于文件TreePrin中\n");if((fp3=fopen("TreePrin.txt","w"))==NULL) {printf("cannot open file\n");exit(0);}TreePrinting(HT,n,fp3);fclose(fp3);break;case 'q':exit(0);break;default :exit(0);break;}//switchprintf("\n请选择操作(i,e,d,p,t,q):");ch=getchar();getchar();}while(ch!='q');//doreturn 0 ;}//main。

根据哈夫曼编码译码

根据哈夫曼编码译码
哈夫曼编码是一种用于数据压缩的编码方法，它通过将频率较
高的字符用较短的编码表示，而频率较低的字符用较长的编码表示，从而实现对数据的压缩。

译码即是将经过哈夫曼编码压缩的数据解
码还原为原始数据。

要进行哈夫曼编码的译码，需要先构建哈夫曼树，然后根据哈
夫曼树进行译码操作。

下面是一种常见的哈夫曼编码译码的步骤：
1. 构建哈夫曼树：
统计待译码的数据中每个字符出现的频率。

根据字符频率构建哈夫曼树，频率越高的字符离根节点越近。

2. 译码操作：
从根节点开始，按照编码依次遍历哈夫曼树。

如果遇到编码为0的路径，就向左子树移动；如果遇到编码
为1的路径，就向右子树移动。

当遍历到叶子节点时，就找到了对应的字符，输出该字符，
并回到根节点继续遍历。

通过以上步骤，就可以将经过哈夫曼编码压缩的数据进行译码，还原为原始数据。

需要注意的是，译码过程中要根据编码的长度进行判断，以避
免出现歧义。

如果编码长度不一致或者无法匹配到叶子节点，就需
要检查哈夫曼编码的构建是否正确。

总结起来，哈夫曼编码的译码过程包括构建哈夫曼树和根据编
码进行遍历的操作。

通过正确的译码操作，可以将经过哈夫曼编码
压缩的数据还原为原始数据。

简述哈夫曼编码译码过程

简述哈夫曼编码译码过程哈夫曼编码是一种用于数据压缩的无损编码方法，它基于字符出现频率的统计信息，将频率较高的字符用较短的二进制编码表示，而将频率较低的字符用较长的二进制编码表示。

在对数据进行解码时，需要使用相同的编码表来将编码转换回原始数据。

哈夫曼编码的过程可以分为两个主要步骤：构建哈夫曼树和生成编码表。

下面将详细介绍每个步骤的实现过程。

构建哈夫曼树：1. 统计字符的频率：遍历要编码的数据，统计每个字符出现的频率。

2. 创建叶节点列表：将每个字符及其频率作为一个叶节点，构建一个列表。

3. 构建哈夫曼树：重复执行以下操作，直到只剩下一个节点：a. 从叶节点列表中选择两个频率最低的节点作为左右子节点。

b. 创建一个新的节点，其频率为左右子节点频率之和，并将其设为左右子节点的父节点。

c. 将新的父节点添加到叶节点列表中。

d. 从叶节点列表中删除选择的两个节点。

4. 哈夫曼树的根节点即为构建完成的树。

生成编码表：1. 遍历哈夫曼树：从根节点开始，遍历哈夫曼树的每个节点。

a. 若当前节点为叶节点，记录该节点所表示字符的编码路径。

b. 若当前节点有左子节点，将路径标记为0，并继续遍历左子节点。

c. 若当前节点有右子节点，将路径标记为1，并继续遍历右子节点。

2. 将每个字符与其对应的编码路径关系保存在编码表中。

哈夫曼编码的过程中，编码表的生成是非常重要的一步。

通过遍历哈夫曼树，可以确定每个字符的唯一编码，从而在进行译码时能够将编码路径按照对应的编码表转换为原始数据。

译码过程：1. 读取编码数据：将压缩后的二进制数据按位读取。

2. 解码树的遍历：从哈夫曼树的根节点开始，按照读取的二进制位（0或1）依次向左或向右遍历。

3. 判断节点类型：若当前节点为叶节点，表示已找到对应的字符，记录该字符并重新从根节点开始遍历。

4. 判断读取结束：若读取的二进制数据已经全部解码完毕，则译码结束；否则继续读取下一位二进制数据进行遍历。

数据结构哈夫曼编码与译码

数据结构哈夫曼编码与译码哈夫曼编码与译码是数据结构中的重要概念，它是一种可变长度编码的方法，用于压缩数据。

在本文中，我将详细介绍哈夫曼编码与译码的原理、步骤以及应用。

一、哈夫曼编码的原理哈夫曼编码是一种根据字符出现的频率来构建编码表的方法，使得频率较高的字符使用较短的编码，频率较低的字符使用较长的编码。

这样可以有效地减少数据的存储空间。

二、哈夫曼编码的步骤1. 统计字符频率：遍历待编码的文本，统计每个字符出现的频率。

2. 构建哈夫曼树：根据字符频率构建哈夫曼树。

首先将每个字符作为一个独立的树节点，然后合并频率最低的两个节点，生成一个新的节点，频率为这两个节点的频率之和。

重复此过程，直到所有节点都合并为一个根节点，得到哈夫曼树。

3. 生成编码表：从根节点开始遍历哈夫曼树，左子树路径为0，右子树路径为1，将路径上的0和1依次添加到对应字符的编码中，得到编码表。

4. 进行编码：根据编码表，将待编码的文本中的每个字符替换为对应的编码。

5. 完成编码：得到编码后的文本。

三、哈夫曼译码的步骤1. 根据编码表，将编码后的文本逐个字符地进行译码。

从根节点开始，根据字符是0还是1，选择左子树或右子树进行下一步操作。

2. 如果到达叶子节点，则找到对应的字符，并将该字符添加到译码结果中。

3. 重复上述步骤，直到译码结束，得到原始文本。

四、哈夫曼编码与译码的应用哈夫曼编码与译码广泛应用于数据压缩领域。

通过使用哈夫曼编码，可以大大减小数据的存储空间，提高数据传输的效率。

在图像、音频、视频等大数据文件的传输和存储中，哈夫曼编码被广泛使用。

总结：哈夫曼编码与译码是一种基于字符频率的编码方法，可以有效地压缩数据。

通过统计字符频率、构建哈夫曼树、生成编码表等步骤，可以实现对数据的编码和译码。

哈夫曼编码在数据压缩领域有着广泛的应用，可以大大减小数据的存储空间，提高数据传输的效率。

哈夫曼编码译码

哈夫曼编码译码哈夫曼编码译码编码与译码是信息传输的两个基本环节，哈夫曼编码是一种基于数据压缩的编码方式，能够有效减小数据传输时所需的带宽和存储空间，广泛应用于图像、音频、视频等大数据的传输和存储中。

本文将从哈夫曼编码的定义、算法及其应用等三个方面进行探讨。

一、哈夫曼编码的定义哈夫曼编码，又称为变长编码或最优编码，是一种通过树形结构来实现数据压缩的编码方式。

其算法的基本思想是：对于频率高的字符，分配较短的编码；对于频率低的字符，分配较长的编码。

这样，可以减小数据传输时所需要的带宽和存储空间。

二、哈夫曼编码的算法哈夫曼编码的算法分为两个步骤：建立哈夫曼树和生成编码。

1. 建立哈夫曼树：首先将每个字符看作独立的一个节点，然后根据字符出现的频率来构建哈夫曼树。

具体的方法是：对于给定的一组字符，计算其出现的频率，并将其按照频率的大小进行排序。

然后将频率最小的两个字符合并为一个节点，该节点的频率为两个字符的频率之和，并将该节点插入到集合中。

重复此过程，直到集合中只剩下一个节点，即构建出了哈夫曼树。

2. 生成编码：从根节点开始，遍历树的所有节点（左子树编码为0，右子树编码为1），并记录所有节点对应的字符编码。

这样，每个字符就可以表示为一串01序列，其中该序列的长度越小，表示该字符在原数据中出现的频率越高。

三、哈夫曼编码的应用哈夫曼编码在数据压缩、网络传输、存储优化等领域都有广泛的应用。

1. 数据压缩：哈夫曼编码可将文件的体积减小到原来的三分之一左右，从而有效地减小文件的传输和存储所需要的空间。

2. 网络传输：在网络传输中，带宽和传输速率是非常宝贵的资源。

哈夫曼编码可以将传输的数据压缩到最小，从而减小网络传输的时间和成本。

3. 存储优化：在资源有限的设备上，如手机、PDA等，存储空间通常是一个非常重要的考虑因素。

使用哈夫曼编码技术，可以减小存储所需的空间，从而为设备的其他功能留出更多的空间。

总之，哈夫曼编码是一种非常重要的编码方式，广泛被应用于数据传输和存储中。

哈夫曼译码原理

哈夫曼译码原理一、引言哈夫曼编码是计算机科学中非常重要的一种压缩算法，它最早由美国数学家大卫·哈夫曼（David A. Huffman）在1952年发明。

哈夫曼编码的核心理念就是通过使用不等长编码，来减少重复信息所占用的比特数。

针对哈夫曼编码算法，译码是其不可或缺的一个关键部分。

本文主要介绍哈夫曼编码中的译码原理及其实现。

二、哈夫曼编码简介哈夫曼编码是一种前缀编码，即一个字符的编码不会是另一个字符编码的前缀。

这个约束条件使得译码的效率非常高。

使用哈夫曼编码算法，我们可以生成一个字符集中所有字符的编码表，以便于我们将其压缩为更小的文件。

相较于其他的压缩算法，这种方法具有更好的效果，节省更多的存储空间。

三、哈夫曼译码原理在哈夫曼编码算法中，译码的过程就是将经过编码的比特流再次转化为原本的字符形式。

哈夫曼编码的编码表是由每个字符的编码和其出现频率所组合而成的。

当我们获取到进行解码的比特流后，我们开始首先从根节点开始，逐个读取比特。

如果读取到的比特是0，我们就继续向左走；如果读取到的比特是1，我们就向右走。

我们一边按照这种方式遍历哈夫曼树，一边将遇到的路径中涉及的字符记录下来，这样我们就可以得到经过编码的字符。

通常情况下，为了识别整个编码序列的末尾，我们在编码序列（叶子节点）的末尾添加了一个特殊的“结束字符”，用来指示解码过程结束。

四、哈夫曼译码的实现现在我们来看一下哈夫曼解码的具体实现。

首先，我们需要遵循以下步骤：1.输入一个压缩过的文件；2.读取并解压文件的头部信息，提取出哈夫曼编码表；3.将包含压缩数据的二进制字符串分解成8位长度的小段，以便于我们来进行字符译码；4.使用哈夫曼编码表，将8位小段译码成原始字符形式；5.将字符单独保存在一个输出文件中。

最终实现的代码中，我们可以将处理过程分为两个步骤：1.创建一个哈夫曼树数据模型并使用它来生成哈夫曼编码表；2.使用这个哈夫曼编码表来进行解码。

编码译码实验报告

一、实验目的1. 理解编码译码的基本原理和方法。

2. 掌握哈夫曼编码和译码的实现过程。

3. 通过实验，提高编程能力和数据结构应用能力。

二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：C++3. 开发工具：Visual Studio 2019三、实验内容1. 哈夫曼编码与译码（1）哈夫曼编码的原理哈夫曼编码是一种变长编码，通过为不同频率的字符分配不同的编码长度，达到压缩数据的目的。

哈夫曼编码的核心是构建一棵哈夫曼树，树中每个叶子节点对应一个字符，非叶子节点对应两个子节点的编码。

（2）哈夫曼编码的实现首先，根据输入的字符及其频率，构建哈夫曼树。

然后，从根节点开始，对每个叶子节点进行编码，编码规则为从根节点到叶子节点的路径，左子节点编码为“0”，右子节点编码为“1”。

（3）哈夫曼译码的实现根据哈夫曼编码的编码规则，将编码后的数据还原成原始字符。

从编码数据的第一个比特开始，根据编码规则，逐步还原出原始字符。

2. 字符串编码与译码（1）字符串编码的原理字符串编码是将字符串中的字符转换成二进制表示，以达到压缩数据的目的。

常见的字符串编码方法有ASCII编码、UTF-8编码等。

（2）字符串编码的实现以ASCII编码为例，将字符串中的每个字符转换为对应的ASCII码，然后将其转换为二进制表示。

（3）字符串译码的实现将编码后的二进制数据转换回对应的ASCII码，再将ASCII码转换成字符。

四、实验步骤1. 创建一个新的C++项目，命名为“编码译码实验”。

2. 在项目中创建两个源文件：main.cpp和编码译码.cpp。

3. 在main.cpp中编写代码，实现以下功能：（1）从文件中读取字符串，进行哈夫曼编码。

（2）将编码后的数据写入文件。

（3）从文件中读取编码后的数据，进行哈夫曼译码。

（4）将译码后的字符串输出到屏幕。

4. 在编码译码.cpp中编写代码，实现以下功能：（1）构建哈夫曼树。

（2）实现哈夫曼编码和译码算法。

哈夫曼编码译码器数据结构C语言

哈夫曼编码译码器数据结构c语言哈夫曼编码译码器数据结构目录1.引言1.背景2.目的3.范围2.哈夫曼编码概述1.哈夫曼树2.哈夫曼编码3.哈夫曼译码3.数据结构设计1.哈夫曼树结构2.编码表结构3.输入数据结构4.输出数据结构4.算法实现1.哈夫曼树构建算法2.编码表算法3.哈夫曼编码算法4.哈夫曼译码算法5.使用示例1.编码示例2.译码示例6.性能分析1.时间复杂度分析2.空间复杂度分析7.风险和限制1.输入数据限制2.输出数据限制3.算法限制8.附录1.示例代码2.测试数据3.参考文献1.引言1.1 背景哈夫曼编码是一种经典的数据压缩算法,通过构建哈夫曼树,将输入的数据进行编码。

哈夫曼编码的特点是可变长度编码,频率高的字符使用短编码,频率低的字符使用长编码。

1.2 目的本文档旨在详细介绍哈夫曼编码译码器的数据结构设计和算法实现,帮助读者理解和使用该编码器。

1.3 范围本文档涵盖了哈夫曼编码和译码的概述,数据结构设计,算法实现,使用示例以及性能分析。

2.哈夫曼编码概述2.1 哈夫曼树哈夫曼树是一种特殊的二叉树,用于构建哈夫曼编码。

它通过合并两个最小频率的节点来构建树,直到所有节点都被合并。

2.2 哈夫曼编码哈夫曼编码是将字符映射为可变长度的二进制码。

频率高的字符使用短码,频率低的字符使用长码。

编码表中保存了每个字符对应的编码。

2.3 哈夫曼译码哈夫曼译码是根据哈夫曼编码,将二进制码转换为原始字符。

3.数据结构设计3.1 哈夫曼树结构哈夫曼树的结构包含一个根节点和左右子节点。

```ctypedef struct huffmanTreeNode {char data； // 节点字符数据int frequency； // 节点字符出现的频率struct huffmanTreeNode left； // 左子节点指针struct huffmanTreeNode right； // 右子节点指针} huffmanTreeNode；```3.2 编码表结构编码表结构用于保存字符和对应编码的映射关系。

哈夫曼编码和译码运行与调试分析

哈夫曼编码和译码运行与调试分析
哈夫曼编码和译码是一种常用的数据压缩算法，以下是其运行、调试和分析的步骤：
1. 运行：
- 首先，根据待压缩的数据，构建哈夫曼树。

- 根据哈夫曼树，生成编码表，即每个字符对应的二进制编码。

- 将待压缩数据按照编码表转换为二进制编码序列。

- 将二进制编码序列存储或传输，实现数据压缩。

2. 调试：
- 检查构建哈夫曼树的过程：确认权重和频率计算是否正确，检查树的构建过程是否存在错误。

- 核对编码表：确保每个字符的编码是否唯一且正确，检查编码表的生成过程是否存在错误。

- 验证压缩结果：按照编码表将压缩后的二进制编码序列还原为原始数据，与原始数据进行对比，确保压缩结果的正确性。

3. 分析：
- 计算压缩率：压缩率可以通过压缩前后数据的长度比值来计算，压缩率越高，表示算法的效果越好。

- 分析运行时间：可以根据输入数据的规模，通过调试工具或代码统计，对哈夫曼编码和译码的运行时间进行分析，评估其效率。

- 对比其他压缩算法：可以将哈夫曼编码与其他压缩算法进行对比，比如LZW算法或gzip 等，评估其压缩效果和性能。

以上是对哈夫曼编码和译码运行、调试和分析的一般步骤，具体实现还需根据算法的具体实现代码和环境进行适配。

哈夫曼编码译码

哈夫曼编码/译码一、实验内容利用哈夫曼编码进行住处通讯可以大大提高信道利用率,缩短住处传输时间,降低成本,但是,这要求在发送端通过一个编码系统将传输的数据预先编码,在接收端通过一个译码系统对传来的数据进行译码(复原),对于双向传输信息的信道,每端都一个完整的编码译码系统,试为这样的住处收发站写一个哈夫曼友的编码译码系统.测试数据：用下表给出的字符集和频度的计数据建立哈曼树,并实现以下报文的编码和译码：“THIS PROGRAM IS MY FA VORITE”.。

字符 A B C D E F G H I J K L M频数186 64 13 22 32 103 21 15 47 57 1 5 32 20字符N O P Q R S T U V W X Y Z频数57 63 15 1 48 51 80 23 8 18 1 16 1二、实验目的树型结构是一种应用极为广泛的非线性数据结构,也是本课程的重点内容,哈夫曼树(最优二叉树)是树型结构的典型应用,本次实验突出了数据结构加操作的程序设计观点,希望能根据树型结构的非线性特点,熟悉各种存储结构的特性,达到如何应用树型结构的非线性特点,熟悉各种存储结构的特性,达到如何应用树型结构解决具体问题的目的.三、实验步骤：1、需求分析1）、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（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。

本次设计就是为这样的信息收发站写的一个哈夫曼的编/译码器。

本实验要求：2）、本演示程序中，用户可以输入键盘中的任意字符，长度为任意长，字符输入顺序不限，且允许出现重码3）、演示程序以用户与计算机的对话方式执行，即在计算机终端上显示“提示信息”之后，由用户在键盘上输入演示程序中规定的运算命令，相应的输入数据（可虑去输入中的非法字符）和运算结果显示在其后。

哈夫曼编码与译码(附源码)

建立Huffman树进行编码和译码的设计郝萌 1100300423 哈尔滨工业大学电脑科学与技术学院 1003104班摘要：建立一个简易的系统，对于给定的一篇英文文章，统计字符出现的概率，并根据概率建立Huffman树，利用Huffman编码对文章进行编码和译码。

掌握Huffman树的建立与应用，并进一步熟练掌握程序的设计流程。

关键词：Huffman树Huffman编码文章译码文件压缩解压缩1.引言：给定一篇文章，统计字符出现的概率，根据概率建立哈夫曼树，并进行哈夫曼编码，进而可以利用哈夫曼编码对文章进行编码与译码和文件压缩、解压缩等操作。

2.程序设计流程(1)文字表述开始进入功能选择界面，包含五种操作：1.读取文章并对字符编码，2.哈夫曼编码信息，3.文章编码，4.文章译码，5.文件压缩，6.文件解压缩，7.退出程序。

操作1：给定一篇文章，统计字符出现的概率，并根据概率建立Huffman树，并利用Huffman树对字符进行Huffman编码。

操作2：显示Huffman编码信息，包括字符，字符出现的概率，Huffman编码。

操作3：对文章进行译码，显示译码信息，并保存。

操作4：对文章进行译码，显示并保存。

操作5：对文件进行压缩，每7位二进制序列对应一个ASCII码。

操作6：对文件进行解压缩。

（2）流程图（3）程序数据要求及功能实现主界面1.读取文件并对字符进行编码2.哈夫曼编码信息3.文件编码（1）显示文件编码（2）保存文件编码4.文件译码（1）显示文章编码的译码（2）保存文章编码的译码5.文件压缩6.文件解压缩附：程序源代码/** File: HUFFMANFUNCTION.h* Author: Administrator** Created on 2011年12月19日, 下午6:19 */#ifndef HUFFMANFUNCTION_H#define HUFFMANFUNCTION_H#include <cstdlib>#include<iostream>#include<fstream>#include<math.h>#define max1 150#define max2 50#define max3 256using namespace std;class Htnote {public:char name; //字符名double weight; //权重int lchild; //左孩子int rchild; //右孩子int parent; //父亲Htnote() {weight = 0;lchild = -1;parent = -1;rchild = -1;}};class Name {public:int num; //字符出现的次数char pname; //字符名double lweight; //权值Name() {num = 0;lweight = 0;}};class GetName {public:char namef[max2];int n; //字符的种类int sum; //字符的总数Name letter[max1]; //存储字符信息的类的数组GetName() {sum = 0;n = 0;}void GetWeight()//得到字符的权值{for (int i = 0; i < n; i++) {letter[i].lweight = (double) letter[i].num / sum; //出现的次数除总数得到权值}}int ReadLetter() {ifstream input;cout << "请输入文件名：" << endl;cin >> namef;input.open(namef); //打开文件if (input.fail()) {cout << "该文件不存在！" << endl;return 0;}char ch;ch = input.get();letter[0].pname = ch;letter[0].num++;sum++;while (!input.eof()) {//读取文件中的所有字符int tag = 0;ch = input.get();for (int i = 0; i < n + 1; i++) {if (letter[i].pname == ch) {letter[i].num++;sum++;tag = 1;}}if (tag == 0) {n++;letter[n].pname = ch;letter[n].num++;sum++;}}sum--;input.close();GetWeight(); //得到字符权值}};class CodeNode//编码类{public:char ch; //存储字符char bits[max1]; //存储编码};class Function {public:GetName L;int fn; //定义哈夫曼数组大小Htnote HuffmanT[max3]; //哈夫曼数组CodeNode Code[max1]; //字符编码数组Function() {fn = 0;}void CharHuffmanTCoding()//编码功能实现{int i, f, c;char cd[L.n + 1]; //暂时存储编码的数组int start; //编码读取起始位置cd[L.n] = '\0';for (i = 0; i < L.n; i++) {Code[i].ch = HuffmanT[i].name; //字符信息start = L.n; //起始位置c = i;while ((f = HuffmanT[c].parent) >= 0) {if (HuffmanT[f].lchild == c)//如果为左孩子，为‘0’{cd[--start] = '0';} else//如果为右孩子，为‘1’{cd[--start] = '1';}c = f;}strcpy(Code[i].bits, &cd[start]); //将结果存入对应的编码数组中}}void OutputHuffmanTCode() {cout << "哈夫曼编码：" << endl;cout << "——————————————————————" << endl;cout << "字符\t权值\t\t哈夫曼编码" << endl;for (int i = 0; i < L.n; i++)//输出字符，权值，哈夫曼编码{cout << "——————————————————————" << endl;cout << HuffmanT[i].name << "\t" << HuffmanT[i].weight << "\t";cout << Code[i].bits;cout << endl;}cout << "——————————————————————" << endl;}void InitHT()//哈夫曼初始化{L.ReadLetter();fn = (L.n)*2 - 1;for (int i = 0; i < fn; i++) {if (i < L.n) {HuffmanT[i].name = L.letter[i].pname;HuffmanT[i].weight = L.letter[i].lweight;}}}void SelectMin(int m, int &p1, int &p2)//选择最小的两个节点{int i, j;double m1, m2;m1 = m2 = 1;p1 = p2 = -1;for (i = 0; i < m; i++) {if (HuffmanT[i].parent == -1 && HuffmanT[i].weight < m1)//找出为访问过的最小权值节点{m2 = m1;p2 = p1;m1 = HuffmanT[i].weight;p1 = i;} else if (HuffmanT[i].parent == -1 && HuffmanT[i].weight < m2)//找出为访问的权值第二小结点{m2 = HuffmanT[i].weight;p2 = i;}}}void CreatHT()//建立哈夫曼树{int i, p1, p2;InitHT();for (i = L.n; i < fn; i++) {SelectMin(i, p1, p2);HuffmanT[p1].parent = HuffmanT[p2].parent = i;HuffmanT[i].lchild = p1;HuffmanT[i].rchild = p2;HuffmanT[i].weight = HuffmanT[p1].weight + HuffmanT[p2].weight;}}int OutArticleCode()//显示文章编码{//文章编码操作ifstream input;input.open(f);if (input.fail()) {cout << "文件不存在！" << endl;return 0;}char ch;cout << "文章编码如下：" << endl;while (!input.eof()) {ch = input.get();for (int i = 0; i < L.n; i++) {if (Code[i].ch == ch)cout << Code[i].bits;}}cout << endl;input.close();}int SaveArticleCode()//保存文章编码{ofstream output;ifstream input;char namef1[max2];input.open(f);if (input.fail()) {cout << "该文件不存在！" << endl;return 0;}cout << "请输入保存文章编码的文件名：" << endl;cin >> namef1;output.open(namef1);char ch;while (!input.eof()) {ch = input.get();for (int i = 0; i < L.n; i++) {if (Code[i].ch == ch) {for (int j = 0; j < strlen(Code[i].bits); j++) {output.put(Code[i].bits[j]);}}}}input.close();output.close();cout << "保存完毕！" << endl;}int OutTransCode() {//文章译码操作ifstream input;char namef[max2];cout << "请输入保存文章编码的文件名：" << endl;cin >> namef;input.open(namef);if (input.fail()) {cout << "该文件不存在！" << endl;return 0;}char ch;ch = input.get();int c = 2 * L.n - 2;while (!input.eof()) {if (ch == '0')//遇0搜索左子树{if (HuffmanT[c].lchild >= 0) {c = HuffmanT[c].lchild;}if (HuffmanT[c].lchild == -1)//判断是否到叶子{cout << HuffmanT[c].name; //输出字符c = 2 * L.n - 2; //返回根节点}}if (ch == '1')//遇1搜索右子树{if (HuffmanT[c].rchild >= 0) {c = HuffmanT[c].rchild;}if (HuffmanT[c].rchild == -1)//判断是否到叶子{cout << HuffmanT[c].name; //输出字符c = 2 * L.n - 2; //返回根节点}}ch = input.get();}cout << endl;input.close();}int SaveTransCode() {//保存文章译码ofstream output;ifstream input;char namef[max2];char namef1[max2];cout << "请输入文章编码所在的文件名：" << endl;cin >> namef;input.open(namef);if (input.fail()) {cout << "该文件不存在！" << endl;return 0;}cout << "请输入保存文章译码的文件名：" << endl;cin >> namef1;output.open(namef1);char ch;ch = input.get();int c = 2 * L.n - 2;while (!input.eof()) {if (ch == '0') {if (HuffmanT[c].lchild >= 0) {c = HuffmanT[c].lchild;}if (HuffmanT[c].lchild == -1) {output.put(HuffmanT[c].name);c = 2 * L.n - 2;}}if (ch == '1') {if (HuffmanT[c].rchild >= 0) {c = HuffmanT[c].rchild;}if (HuffmanT[c].rchild == -1) {output.put(HuffmanT[c].name);c = 2 * L.n - 2;}}ch = input.get();}input.close();output.close();cout << "保存完毕！" << endl;}int FileCompression() {//文件压缩功能CreatHT();CharHuffmanTCoding();//保存编码ofstream output;ifstream input;char namef1[] = {"temp.txt"};input.open(f);if (input.fail()) {cout << "该文件不存在！" << endl;return 0;}output.open(namef1);char ch;while (!input.eof()) {ch = input.get();for (int i = 0; i < L.n; i++) {if (Code[i].ch == ch) {for (int j = 0; j < strlen(Code[i].bits); j++) {output.put(Code[i].bits[j]);}}}}input.close();output.close();//压缩文件ofstream File1;ifstream File2;char namef2[max2];cout << "请输入压缩后的文件名：" << endl;cin >> namef2;File1.open(namef2);File2.open(namef1);if (File2.fail()) {cout << "该文件不存在！" << endl;return 0;}char sh;char th;int i = 0;char j = '0';int count = 0;while (!File2.eof()) {sh = File2.get();if (i < 7 && sh != EOF) {count = count + (sh - '0') * pow(2, i);if (sh == '0') {j++;} else {j = '0';}i++;}if (i == 7) {th = count;File1.put(th);i = 0;count = 0;}if (sh == EOF) {th = count;File1.put(th);File1.put(j);i = 0;count = 0;}}File1.close();File2.close();remove(namef1);cout << "文件压缩完毕！" << endl;}int FileDecompression() {//文件解压缩//保存编码fstream output;fstream input;char namef2[max2];char namef1[] = {"temp.txt"};cout << "请输入待解压缩的文件名：" << endl;cin >> namef2;input.open(namef2, ios::in | ios::binary);output.open(namef1, ios::out | ios::binary);if (input.fail()) {cout << "该文件不存在！" << endl;return 0;}char ch;input.read(reinterpret_cast<char*> (&ch), sizeof (ch));char sh;char th = ch;input.read(reinterpret_cast<char*> (&ch), sizeof (ch));int count;char num;char t = '0';char p = '1';while (!input.eof()) {sh = th;th = ch;input.read(reinterpret_cast<char*> (&ch), sizeof (ch));count = sh;if (ch != EOF) {for (int i = 0; i < 7; i++) {num = count % 2 + '0';output.write(reinterpret_cast<char*> (&num), sizeof (num));count = count / 2;}}if (ch == EOF) {for (int i = 0; i < 7; i++) {num = count % 2 + '0';output.write(reinterpret_cast<char*> (&num), sizeof (num));count = count / 2;if (count == 0) {break;}}for (int i = 0; i < th - '0'; i++) {output.write(reinterpret_cast<char*> (&t), sizeof (t));}}}output.close();input.close();//解压文件fstream File1;fstream File2;char namef3[max2];cout << "请输入解压后的文件名：" << endl;cin >> namef3;File2.open(namef1, ios::in | ios::binary);File1.open(namef3);if (File2.fail()) {cout << "该文件不存在！" << endl;return 0;}cout << "解压后的文件内容为：" << endl;File2.read(reinterpret_cast<char*> (&ch), sizeof (ch));int c = 2 * L.n - 2;while (!File2.eof()) {if (ch == '0') {if (HuffmanT[c].lchild >= 0) {c = HuffmanT[c].lchild;}if (HuffmanT[c].lchild == -1) {cout << HuffmanT[c].name;File1.write(reinterpret_cast<char*> (&HuffmanT[c].name), sizeof (HuffmanT[c].name));c = 2 * L.n - 2;}}if (ch == '1') {if (HuffmanT[c].rchild >= 0) {c = HuffmanT[c].rchild;}if (HuffmanT[c].rchild == -1) {cout << HuffmanT[c].name;File1.write(reinterpret_cast<char*> (&HuffmanT[c].name), sizeof (HuffmanT[c].name));c = 2 * L.n - 2;}}File2.read(reinterpret_cast<char*> (&ch), sizeof (ch));}cout << endl;File2.close();File1.close();remove(namef1);cout << "解压完毕！" << endl;}};#endif /* HUFFMANFUNCTION_H */====================================================================== /** File: main.cpp* Author: Administrator** Created on 2011年12月13日, 上午9:09*/#include <iostream>#include "HUFFMANFUNCTION.h"using namespace std;/***/int main(int argc, char** argv){Function *a = new Function;while (1){//主界面显示cout << endl << endl << endl;cout << "<<==================功能选择===============>>" << endl;cout << " 【1】读取文章并对字符编码" << endl;cout << " 【2】哈夫曼编码信息" << endl;cout << " 【3】文章编码" << endl;cout << " 【4】文章译码" << endl;cout << " 【5】压缩文件" << endl;cout << " 【6】解压缩文件" << endl;cout << " 【7】退出程序" << endl;cout << "=========================================================" << endl << endl;char ch;cout << "====>>请选择功能：";cin >> ch;switch (ch){case '1'://读取文章并对字符编码{delete a;a = new Function;system("cls");a->CreatHT();a->CharHuffmanTCoding();cout << "操作完毕！" << endl;system("pause");system("cls");break;}case '2'://哈夫曼编码信息{system("cls");a->OutputHuffmanTCode();system("pause");system("cls");break;}case '3'://文章编码{system("cls");while (1){cout << endl;cout << "========>>1.显示文章编码" << endl;cout << "========>>2.保存文章编码" << endl;cout << "========>>3.返回上一界面" << endl;char ch1;cout << endl << "===>>请选择功能：";cin >> ch1;switch (ch1){case '1'://显示文章编码{system("cls");a->OutArticleCode();system("pause");system("cls");continue;}case '2'://保存文章编码{system("cls");a->SaveArticleCode();system("pause");system("cls");continue;}case '3'://返回上一界面{break;}default:{system("cls");cout << "输入错误，请重新输入！" << endl;continue;}}system("cls");break;}break;}case '4'://文章译码system("cls");while (1){cout << endl;cout << "========>>1.显示文章编码的译码" << endl;cout << "========>>2.保存文章编码的译码" << endl;cout << "========>>3.返回上一界面" << endl;char ch1;cout << endl << "===>>请选择功能：";cin >> ch1;switch (ch1){case '1'://显示文章编码的译码{system("cls");a->OutTransCode();system("pause");system("cls");continue;}case '2'://保存文章编码的译码{system("cls");a->SaveTransCode();system("pause");system("cls");continue;}case '3'://返回上一界面{break;}default:{system("cls");cout << "输入错误，请重新输入！" << endl;continue;}}system("cls");break;}break;case '5':{delete a;a = new Function;system("cls");a->FileCompression();system("pause");system("cls");continue;}case '6':{system("cls");a->FileDecompression();system("pause");system("cls");continue;}case '7':{return 0;}default:{system("cls");cout << "功能选择错误，请重新输入！" << endl;break;}}}return 0;}。

哈夫曼编码译码

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哈夫曼编码和译码

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基于哈夫曼编码的编码译码问题

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